¿Qué es una estructura?

Una estructura es un elemento o conjunto de elementos unidos entre sí con la finalidad de soportar diferentes tipos de esfuerzos. Las estructuras, además de soportar diferentes tipos de fuerzas (cargas), también han de soportar propio peso y han de ser resistentes para que no se desmoronen ni vuelquen. Las estructuras han de ser resistentes, ligeras y estables. Los elementos presentes en la mayoría de las estructuras son las barras. Por lo general, las barras no son macizas; se elimina material de las zonas donde estas no oponen resistencia al esfuerzo, con lo cual se reduce su peso. Las barras soportan esfuerzos de compresión cuando están colocadas en posición horizontal, apoyadas en sus extremos. La resistencia de los elementos que componen una estructura depende de las propiedades mecánicas de los materiales utilizados y del tipo de esfuerzo al que estarán sometidos. Las principales propiedades mecánicas de los materiales son: su resistencia mecánica, su dureza, su elasticidad, su plasticidad y su tenacidad. Las principales fuerzas que pueden actuar sobre un material son: la tracción, la compresión, la flexión, la torsión y la cizalladora.

Ei término estructura, nacido del latín, lleva en su origen al verbo atraeré, que significa "disponer, reunir ordenadamente, construir". Ha conservado ese sentido, puesto que es "distribución y orden de las partes que componen un todo". El escrito —como toda obra material humana— es producto de un trabajo de elaboración interna y otro de realización exterior. Su estructura tiene, pues, una faz no aparente, que se cumple en la mente del redactor y lo induce a escribir de determinada manera, y otra visible, materializada en lo escrito. Por ser la estructura algo así como el esqueleto del escrito, o la base de su estabilidad —como en un edificio—, es evidente la importancia que tiene su correcta conformación para la validez de la obra.

La estructura o la composición, debe gobernar la posición de las formas en un diseño.

“Casi todos los diseños tienen estructura. La estructura debe gobernar la posición de las formas en un diseño. La estructura, por regla general, impone un orden y predeterminan las relaciones internas de las formas en un diseño. Podemos haber creado un diseño sin haber pensado conscientemente en la estructura, pero la estructura siempre está presente cuando hay una organización.” Instituto de diseño de valencia.

“Es adecuar distintos elementos gráficos dentro de un espacio visual, que previamente habremos seleccionado, combinándolos de tal forma que todos ellos sean capaces de poder aportar un significado para transmitir un mensaje claro a los receptores del mensaje. Al diseño podemos aplicarle dos definiciones de composición artística:

1. La disposición de elementos diversos para expresar decorativamente una sensación.

2. Una disposición de los elementos para crear un todo satisfactorio que presente un equilibrio, un peso y una colocación perfecta.”

“Para los diseñadores, la composición gráfica es primordial, porque permite el desarrollo de una sensibilidad especial al organizar los elementos de diseño sobre el formato. En tal sentido podemos comprender que COMPONER es ORGANIZAR, partiendo de un concepto previo que nos conduce a la comprensión de una idea. Existen algunas reglas que se aplican a este tipo de

composición y que durante el desarrollo de la profesión gráfica fue tomada de las Bellas Artes, partiendo de los principios compositivos que se utilizaban para la pintura y la composición plástica.”

“La estructura por regla general, impone un orden y las relaciones internas de las formas de un diseño. Podemos haber creado un diseño sin haber pensado conscientemente en la estructura, aunque está presente cuando hay una organización coherente. La estructura puede ser formal, semiforme o informal, Puede ser activa o inactiva, También puede ser visible lo invisible” 

Funciones de una estructura

Una estructura es un objeto tecnológico (o una parte de un objeto) que ha sido diseñado y

construido para realizar una o varias de las siguientes funciones:

Vía férrea

Soportar una carga. Por ejemplo, un puente tiene que resistir el peso de la carretera o de la vía

férrea, y también el de todos los coches, camiones, trenes o personas que crucen por él.

Muelle

Soportar fuerzas exteriores. Por ejemplo, un muelle tiene que soportar la fuerza de las olas que

golpean contra él.

Esqueleto

Mantener la forma. Nuestro esqueleto, por ejemplo, mantiene la forma del cuerpo.

Carcasa de ordenador

Proteger partes delicadas. La carcasa de un ordenador protege el interior del aparato, donde

están los delicados circuitos electrónicos y el sistema mecánico de arrastre de las cintas.

Como vemos, la definición de estructura es muy amplia. Por eso, dentro de esta unidad veremos

objetos muy diferentes, que cumplen las funciones anteriores (todas o la mayoría de ellas) y que

responden a necesidades muy distintas.

¿PARA QUÉ SIRVEN LAS ESTRUCTURAS?

   La estructura que construye el hombre tiene una finalidad determinada, para la que ha sido pensada, diseñada y finalmente construida. Podemos hacer un análisis en función de la necesidad que satisface:

Soportar peso: se engloban en este apartado aquellas estructuras cuyo fin principal es el de sostener cualquier otro elemento, son los pilares, las vigas, estanterías, torres, patas de una mesa, etc.

Salvar distancias: su principal función es la de esquivar un objeto, permitir el paso por una zona peligrosa o difícil, son los puentes, las grúas, teleféricos, etc.

Proteger objetos: cuando son almacenados o transportados, como las cajas de embalajes, los cartones de huevos, cascos, etc.

Para dar rigidez a un elemento: son aquellos en que lo que se pretende proteger es el propio objeto, y no otro al que envuelve, por ejemplo en las puertas no macizas el enrejado interior, los cartones, etc.

PRINCIPALES TIPOS DE ESTRUCTURAS.

 Se pueden realizar muchas clasificaciones de las estructuras, atendiendo a diferentes parámetros:

Función de su origen:

Naturales:  como el esqueleto, el tronco de un árbol, los corales marinos,  las estalagmitas y estalactitas, etc.

Artificiales: son todas aquellas que ha construido el hombre. Aquí aparecen algunas.

En función de su movilidad:

Móviles: serían todas aquellas que se pueden desplazar, que son articuladas. Como puede ser el esqueleto, un puente levadizo, una bisagra, una biela, una rueda, etc. Como ejemplo la estructura que sustenta un coche de caballos y un motor de combustión.

Fijas: aquellas que por el contrario no pueden sufrir desplazamientos, o estos son mínimos. Son por ejemplo los pilares, torretas, vigas, puentes.

En función de su utilidad o situación:

Pilares: es una barra apoyada verticalmente, cuya función es la de soportar cargas o el peso de otras partes de la estructura. Los principales esfuerzos que soporta son de compresión y pandeo. También se le denomina poste, columna, etc. Los materiales de los que está construido son muy diversos, desde la madera al hormigón armado, pasando por el acero, ladrillos, mármol, etc. Suelen ser de forma geométrica regular (cuadrada o rectangular) y las columnas suelen ser de sección circular.

Vigas: es una pieza o barra horizontal, con una determinada forma en función del esfuerzo que soporta. Forma parte de los forjados de las construcciones. Están sometidas a esfuerzos de flexión.

          Algunas vigas y viguetas formando parte de un forjado.

Muros: van a soportar los esfuerzos en toda su longitud, de forma que reparten las cargas. Los materiales de los que están construidos son variados: la piedra, de fábrica de ladrillos, de hormigón, etc.

Arcos: para ver y saber más sobre arcos pincha aquí...

Tirantes: es un elemento constructivo que está sometido principalmente a esfuerzos  de tracción. Otras denominaciones que recibe según las aplicaciones son: riostra, cable, tornapunta y tensor. Algunos materiales que se usan para fabricarlos son cuerdas, cables de acero, cadenas, listones de madera...

Formal

“Se compone de líneas estructurales que aparecen construidas de manera rígida matemática, Las líneas estructurales habrán de guiar la forma completa del diseño, El espacio queda dividido en una cantidad de subdivisiones, igual o únicamente, y las formas quedan organizadas con una fuerte sensación de regularidad; los diversos tipos de la estructura formal son la repetición, la gradación y la radiación.”

Semiforme

“Una estructura semiforme es habitualmente regular, existiendo una ligera irregularidad, puede componerse o no de líneas estructurales que determinan la disposición de los módulos”

Informal

“No tienen normalmente líneas rectas y equidistantes. La organización es generalmente libre o indefinida”

Inactiva

“Una estructura inactiva se compone de líneas estructurales que son puramente conceptuales. Tales líneas estructurales son construidas en un diseño para guiar la ubicación de formas o de módulos, pero nunca interfieren con sus figuras ni dividen el espacio en zonas distintas, donde pueden ser introducidas las variaciones de color.

Activa

“Se compone de líneas estructurales que son asimismo conceptuales. Sin embargo, las líneas estructurales activas pueden dividir el espacio en subdivisiones individuales, que interactúan de varias maneras

A. Subdivisiones estructurales: aportan una completa independencia espacial para los módulos. Cada uno existe aislado, como si tuviera su propia y referencia de marco. Pueden tener un sin fin de técnicas como fondo de color diferente a la figura, juegos alternados, etc. 

Dentro de la Subdivisión Estructural: cada módulo puede ser trasladado para asumir posiciones excéntricas. Puede inclusive deslizarse más allá de la forma definida.

C. Cuando el Modulo Penetra en el dominio de una subdivisión estructural adyacente, puede considerarse esta situación como el encuentro de 2 formas y puede procederse como se desee a la penetración, la unión, la sustracción o la intersección. 

D. El espacio aislado por un módulo en una subdivisión estructural puede ser reunido con cualquier modulo o subdivisión estructural vecina. 

Invisible

“En la mayoría de los casos, las estructuras son invisibles, sean formales, semiformes, informales, activas o inactivas. En las estructuras invisibles, las líneas estructurales son conceptuales, incluso sin cercenan un fragmento de un módulo. Tales líneas son activas, pero no son líneas visibles, de un grosor mensurable”

Visible

“A veces un diseñador puede preferir una estructura visible. Esto significa que las líneas estructurales existen como líneas reales y visibles, de un grosor deseado. Tales líneas deben ser tratadas como una clase especial de módulos. Ya que poseen todos los elementos visibles y pueden interactuar con los módulos y con el espacio contenido por cada una de las subdivisiones estructurales”

Estructura de repetición

“Cuando los módulos son colocados regularmente, con un espacio igual alrededor de cada uno, puede decirse que están en una ‘estructura de repetición’” ¿Logo Qué?

“Es formal y puede ser activa o inactiva, visible lo invisible. En este tipo de estructura, toda la superficie del diseño (o una parte elegida en ella) queda dividida en subdivisiones estructurales de exactamente la misma forma y tamaño, sin intervalos espaciales disparejos entre ellos.”

¿QUE ES UN PUENTE?

Los puentes son fundamentales en el desarrollo de un sector, debido al gran impacto que tiene respecto al comercio, transporte, etc. Es importante que el diseño estructural de los puentes sea basado en normas que reduzcan el desastre en algún momento (frente a un sismo, inundación, etc.). La norma tiene especificados y definidos  claramente los requisitos que se deben de cumplir para obtener una estructura que proporcione seguridad y estabilidad.Estructuración: En esta parte de la norma se analizan detalladamente como deben ir cada uno de los elementos del puente, relacionando su rigidez y resistencia con la finalidad de resistir cualquier tipo de carga que lo aceche. Clasificación de los puentes: Los puentes según su importancia así tendrán un estudio detallado de cada uno de sus elementos para su diseño estructural, se tienen puentes (críticos, esenciales, importantes, utilitarios, etc.), cada uno según su ubicación geográfica y su uso, en la norma específica la descripción de cada uno de ellos, esto con la finalidad de darle mayor realce a la importancia de un buen diseño para mitigar el desastre.

Niveles de Protección: Se definen varios niveles de protección en la norma, esto con la finalidad asentar límites para el diseño estructural  en función del área donde se ubicará la estructura, para obtener una estructura resistente ante el desastre y optima respecto a el costo de construcción.

Cargas en los puentes. Se describen en la norma diversas cargas que influirán en el diseño estructural del puente, las cuales están basadas en el tipo de puente a construir (Carga Muerta), tipo de vehículo que atravesará el puente, carga peatonal, carga en bordillos, carga por sismo. Al tomar en cuenta todas estas magnitudes en el diseño estructural de un puente, obtendremos una estructura que proporcione seguridad y estabilidad, frente a cualquier caos que pudiera presentarse en la vida del proyecto.

Además se presenta la forma de analizar la estructura frente a dichas cargas, los métodos de análisis sísmico (Análisis dinámico Modal Espectral) a utilizar según el tipo de estructura considerando en el todas las restricciones de rigidez, amortiguamiento, la masa de la estructura y el suelo;  proporciona además  todas las directrices a seguir para obtener datos correctos de lo que podría presentarse.

Si se realiza a cabalidad y se siguen todos los lineamientos,  tomando en cuenta todos los parámetros establecidos de carga en el diseño de la estructura (puente), forma y direcciones de la carga, y el método más conveniente para el análisis de la estructura podremos mitigar de una manera óptima el desastre.

El tema el empuje de suelos es fundamental para el diseño estructural del puente, ya que en el estarán sembrados los cimientos de dicho elemento estructural, es de vital importancia el realizar el estudio de suelos correspondiente para determinar las características del suelo que se presenta, ya que los parámetros que se determinan mediante el ensayo son de vital importancia para el diseño. Podremos mitigar el desastre primordialmente si nos tomamos la molestia de realizar un ensayo de suelos.

Combinaciones de carga. Por medio de la combinación de los diferentes fenómenos presentes en un puente,  se podrán diseñar cada uno de los elementos de la estructura, tomando en cuenta que el diseñador será el que minimizará el riesgo y amenaza, por medio de los criterios que tome al combinar cargas, dicha decisión en las magnitudes de cada uno de los factores aumentará o disminuirá la vulnerabilidad de dicha estructura.

Metodología de Diseño. El diseñador definirá el método a utilizar para el diseño estructural del puente, el cual definirá la vulnerabilidad de la estructura según los criterios que tome. Se tiene la metodología de diseño por esfuerzos permisibles, por factores de carga y resistencia o el diseño por capacidad cada uno con limitaciones según el tipo de  estructura que se desea diseñar  y los factores que estarán presentes cuando esté en funcionamiento. Para limitar cada una de las opciones y disminuir la vulnerabilidad de la estructura se analizan y diseñan tres tipos de estructuras: dúctiles, dúctiles con reserva de capacidad. Cada una de ellas tiene  factores de reducción para cada uno de los elementos del puente,  con lo cual al diseñar se minimizarán los valores de resistencia, aumentando la certeza del diseño, a tal punto que le proporcione tranquilidad al diseñador si es que tiene una buena perspectiva del tema de la reducción de desastres en función de la metodología de diseño.

La mitigación de vulnerabilidad de la estructura a una amenaza es de vital importancia, la norma establece requisitos según el nivel de protección respecto a las cargas por el tipo de vehículo, tipo de análisis sísmico, tipo de sismo, y tipos de diseño a utilizar en función de todas las descripciones anteriores.

Un puente se diseña a partir de las condiciones que presenta en su entorno, es de vital importancia el no obviar ninguna de estas condiciones porque de ser así, pondremos en riesgo a las personas que lo utilizarían. Ej. Si no se toma en cuenta el estudio de suelos donde irán asentadas las bases, el puente colapsa al aumentar el esfuerzo permisible en el suelo.

Cuando se diseña estructuralmente un puente de cualquier clase es de vital importancia el tomar en cuenta los elementos cualitativos que influyen en él, además de los cuantitativos. Ej. Tomar en cuenta quienes lo utilizarán, para que lo utilizarán

Noes solo de tomar en cuenta las consideraciones en la planificación y diseño, sino también en el momento de la ejecución y construcción de la obra, ya que el obviar alguno de los elementos influyentes en el puente puede provocar la vulnerabilidad de la estructura al colapso, poniendo en riesgo a los beneficiarios.

TIPOS DE PUENTES

Toda estructura de carácter artificial, creada con el propósito de salvar algún obstáculo, distancia o accidente geográfico recibe el nombre de puente.Existen diversas clases o tipos de puente, de acuerdo a la forma en que éstos son construidos:

PUENTE VIGA: es aquel puente que utiliza vigas con el fin de soportar sus vanos. Son construidos a partir de acero y hormigón.

Un puente viga es un puente cuyos vanos son soportados por vigas. Este tipo de puentes

deriva directamente del puente tronco. Se construyen con madera, acero u hormigón

(armado, pretensado o potenzado).

Se emplean vigas en forma de I, en forma de caja hueca, etcétera. Como su antecesor, este

puente es estructuralmente el más simple de todos los puentes.

Se emplean en vanos cortos e intermedios (con hormigón pretensado). Un uso muy típico es

en las pasarelas peatonales sobre autovías.

PUENTE DE ARCO: éste cuenta con sostenes en los extremos de la luz. (La luz es la distancia que se observa entre los apoyos). A partir de éstos se realiza una estructura que presenta forma de arco.

Un puente de arco es una estructura semicircular con los estribos en cada extremo. El diseño del arco, el semicírculo, desvía naturalmente el peso de la cubierta del puente hacia los estribos. Compresión. Los puentes de arco están siempre bajo compresión. La fuerza de la compresión empuja hacia fuera a lo largo de la curva del arco hacia los estribos. Tensión. La tensión en un arco es insignificante.

La curva natural del arco y su capacidad de disipar la fuerza hacia fuera reduce grandemente los efectos de la tensión en la superficie inferior del arco. Cuanto mayor es el grado de curvatura (cuanto más grande es el semicírculo del arco), sin embargo, mayores son los efectos de la tensión en el superficie inferior.

Como acabamos de mencionar, la forma del arco mismo es todo lo que necesaria para disipar con eficacia el peso del centro de la cubierta hacia los estribos. Como con el puente de viga, los límites del tamaño eventualmente alcanzarán la fuerza natural del arco.   Disipación. Los tipos del arco son pocos — después de todo, un arco es un arco. Las únicas subcategorías verdaderas vienen bajo la forma de diseño cosmético. Hay, por ejemplo, los arcos romanos, del Barroco y del renacimiento, que son estilos arquitectónico diferentes pero estructuralmente iguales. Los arcos son fascinantes ya que es una verdaderamente una forma natural de puente. Es la forma de la estructura que le da su fuerza. Un puente de arco no necesita soportes o cables adicionales. De hecho, un arco hecho de piedra incluso no necesita mortero. Los Antiguos Romanos construyeron puentes de arco (y acueductos) que todavía están en pie, hoy. Estos puentes y acueductos son verdaderos testamentos de la eficacia natural de un arco como estructura de puente.

Tienen la particularidad de trasladar su propio peso hacia los sostenes a través de la compresión del arco. Y cuando la distancia que deben cubrir es extensa suelen componerse mediante varios de ellos.

PUENTE EN MÉNSULA: el término ménsula hace referencia a cualquier tipo de estructura en voladizo, la cual se apoya sobre uno de sus extremos a través de un empotramiento. Esta clase de puentes dispone de una serie de vigas las cuales hacen de ménsula.

Un puente en ménsula es un puente en el cual una o más vigas principales trabajan como ménsula o voladizo. Normalmente, las grandes estructuras se construyen por la técnica

de volados sucesivos, mediante ménsulas consecutivas que se proyectan en el espacio a partir de la ménsula previa. Los pequeños puentes peatonales pueden construirse con vigas simples, pero los puentes de mayor importancia se construyen con grandes estructuras reticuladas de acero o vigas tipo cajón de hormigón potenzado, o mediante estructuras colgadas.

De acuerdo al tamaño del puente se utilizaran una única ménsula o una serie de ellas, y el material con el que se construye incluye acero u hormigón. 

PUENTE COLGANTE: esta denominación se utiliza para referirse a aquellos puentes que se sostienen a través de un arco de forma invertida, conformado por una serie de cableado de acero, y en los cuales el tablero se encuentra suspendido por medio de tirantes ubicados en forma vertical.

Existe una clase de puente similar a éste, pero que tiene la peculiaridad de que los tirantes se ubican desde el tablero hacia un pilar colocado en un extremo, y luego, se dirigen al suelo.

Fueron construidos en la antigüedad con el propósito de salvar varios accidentes geográficos.

Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos. Con el paso de los siglos y la introducción y mejora de distintos materiales de construcción, este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas de ferrocarril ligeras.

HISTORIA DE LOS PUENTES

Un puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otro

obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o

cualquier otro obstáculo. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza

del terreno sobre el que el puente es construido.

Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de

diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las

técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.

La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia de los puentes. Hasta el día de hoy la técnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentes colgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías. Los puentes se han convertido a lo largo de la historia no solo en un elemento muy básico para una sociedad sino en símbolo de su capacidad tecnológica.

De la prehistoria a los grandes constructores romanosLos puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historia

fue un árbol que usó un hombre prehistórico para conectar las dos orillas de un río. También

utilizaron losas de piedra para arroyos pequeños cuando no había árboles cerca. Los siguientes

puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones y eventualmente con piedras, usando un

soporte simple y colocando vigas transversales. La mayoría de estos primeros puentes eran muy

pobremente construidos y raramente soportaban cargas pesadas. Fue esta insuficiencia la que

llevó al desarrollo de mejores puentes. El arco fue usado por primera vez por el Imperio

romano para puentes y acueductos, algunos de los cuales todavía se mantienen en pie. Los

puentes basados en arcos podían soportar condiciones que antes habrían destruido a cualquier

puente.

Un ejemplo de esto es el Puente de Alcántara, construido sobre el Río Tajo, cerca de Portugal. La

mayoría de los puentes anteriores habrían sido barridos por la fuerte corriente. Los romanos

también usaban cemento, que reducía la variación de la fuerza que tenía la piedra natural. Un tipo

de cemento, llamado puzolana, consistía en agua, lima, arena y roca volcánica. Los puentes

de ladrillo y mortero fueron construidos después de la era romana, ya que la tecnología del

cemento se perdió y más tarde fue redescubierta.

Los puentes de cuerdas, un tipo sencillo de puentes suspendidos, fueron usados por la

civilización Inca en los Andes de Sudamérica, justo antes de la colonización europea en el siglo

XVI.

Después de esto, la construcción de puentes no sufrió cambios sustanciales durante mucho

tiempo. La piedra y la madera se utilizaban prácticamente de la misma manera durante la época

napoleónica que durante el reinado de Julio César, incluso mucho tiempo antes. La construcción

de los puentes fue evolucionando conforme la necesidad que de ellos se sentía. Cuando Roma

empezó a conquistar la mayor parte del mundo conocido, iban levantando puentes de madera más

o menos permanentes; cuando construyeron calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra

labrada.

A la caída del Imperio romano el arte sufrió un gran retroceso, durante más de seis siglos. El

hombre medieval veía en los ríos una defensa natural contra las invasiones, por lo que no

consideraba necesario la construcción de los medios para salvarlos. El puente era un punto débil

en el sistema defensivo feudal. Por lo tanto muchos de los que estaban construidos fueron

desmantelados, y los pocos que quedaron estaban protegidos con fortificaciones.

La Edad Moderna en los puentes

Durante el siglo XVIII hubo muchas innovaciones en el diseño de puentes con vigas por parte

de Hans Ulrico, Johannes Grubenmann, y otros. El primer libro de ingeniería para la construcción

de puentes fue escrito por Huberto Gautier en 1716.

[Editar]La revolución del acero y el hormigón

Con la Revolución industrial en el siglo XIX, los sistemas de celosía de hierro forjado fueron

desarrollados para puentes más grandes, pero el hierro no tenía la fuerza elástica para soportar

grandes cargas. Con la llegada del acero, que tiene un alto límite elástico, fueron construidos

puentes mucho más largos, muchos utilizando las ideas de Gustavo Eiffel.

El arte de construir puentes tiene su origen en la misma prehistoria. Puede decirse que nace cuando un buen día se le ocurrió al hombre prehistórico derribar un árbol en forma que, al caer, enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que deseaba establecer un vado. La genial ocurrencia le eximía de esperar a que la caída casual de un árbol le proporcionara un puente fortuito. También utilizó el hombre primitivo losas de piedra para salvar las corrientes de pequeña anchura cuando no había árboles a mano. En cuanto a la ciencia de erigir puentes, no se remonta más allá de un siglo y nace precisamente al establecerse los principios que permitían conformar cada componente a las fatigas a que le sometieran las cargas.

El arte de construir puentes no experimentó cambios sustanciales durante más de 2000 años. La piedra y la madera eran utilizadas en tiempos napoleónicos de manera similar a como lo fueron en época de julio Cesar e incluso mucho tiempo antes. Hasta finales del siglo XVIII no se pudo obtener hierro colado y forjado a precios que hicieran de él un material estructural asequible y hubo que esperar casi otro siglo a que pudiera emplearse el acero en condiciones económicas.

Al igual que ocurre en la mayoría de los casos, la construcción de puentes ha evolucionado paralelamente a la necesidad que de ellos se sentía. Recibió su primer gran impulso en los tiempos en que Roma dominaba la mayor parte del mundo conocido. A medida que sus legiones conquistaban nuevos países, iban levantando en su camino puentes de madera más o menos permanentes; cuando construyeron sus calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra labrada. La red de comunicaciones del Imperio Romano llegó a sumar 90000 km de excelentes carreteras.

A la caída del Imperio sufrió el arte un grave retroceso, que duró más de seis siglos. Si los romanos tendieron puentes para salvar obstáculos a su expansión, el hombre medieval vela en los ríos una defensa natural contra las invasiones. El puente era, por tanto, un punto débil en el sistema

defensivo feudal. Por tal motivo muchos puentes fueron desmantelados y los pocos construidos estaban defendidos por fortificaciones. A fines de la baja Edad Media renació la actividad constructiva, principalmente merced a la labor de los Hermanos del Puente, rama benedictina. El progreso continuó ininterrumpidamente hasta comienzos del siglo XIX.

La locomotora de vapor inició una nueva era al demostrar su superioridad sobre los animales de tiro. La rápida expansión de las redes ferroviarias obligó a un ritmo paralelo en la construcción de puentes sólidos y resistentes. Por último, el automóvil creó una demanda de puentes jamás conocida. Los impuestos sobre la gasolina y los derechos de portazgo suministraron los medios económicos necesarios para su financiación y en sólo unas décadas se construyeron más obras notables de esta clase que en cualquier siglo anterior. El gran número de accidentes ocasionados por los cruces y pasos a nivel estimuló la creación de diferencias de nivel, que tanto en los pasos elevados como en los inferiores requerían el empleo de puentes. En una autopista moderna todos los cruces de carreteras y pasos a nivel son salvados por este procedimiento.

Los puentes son extensiones de un camino que permiten superar una obstrucción o accidente geográfico. Desde los precarios puentes hechos con un tronco de árbol viejo colocados sobre un río hasta los puentes romanos que han inspirado a puentes en todo el mundo y en todas las épocas.

Los puentes son considerados los mejores ejemplos de ingeniería moderna. Actualmente existen puentes famosos en casi todos los puntos del planeta desde Alemania, hasta Estados Unidos pasando por Australia o China. Hoy les mostraremos algunos ejemplos de los mejores puentes del mundo y de la historia. Los puentes romanos consistían en estructuras de pilares y arcos semicirculares que caracterizaban a toda su arquitectura. Se estima que los romanos construyeron 2000 puentes durante su imperio.

En la prehistoria, nuestros antepasados construían puentes utilizando árboles caídos o que se cortaban. Esto se sitúa en torno a15.000 a.C. que es cuando se supone que se inventa el hacha de piedra. La idea de los puentes colgantes procede seguramente de regiones subtropicales de Asia, donde se emplean lianas y fustes de pequeñas dimensiones, que posteriormente evolucionan con la fabricación de cuerdas haciéndose más sofisticados. Ejemplos de estos tipos se pueden ver actualmente tanto en África, como América y Asia. Uno de los puentes más antiguos de los que se tienen referencia es un puente cubierto construido en Babilonia en el año 783 a.C. que atravesaba el río Éufrates aunque es más que probable que existieran otros antes de esa fecha, realizados por otras culturas. La construcción y diseño de puentes de madera apenas debió avanzar desde el punto de vista tecnológico y de materiales en esa época.

Otra de las primeras reseñas históricas, aunque más documentada, es la descripción de Julio César (100-44 d.c) del puente construido por los galos en las montañas de Sabor (Italia): Es un puente de pilotes de madera unidos entre sí rústicamente. No necesita ningún tipo de carpintería..... En cada orilla se disponen unos cimientos muy bastos de cantos rodados de 15 pies cuadrados (.....) sobre los que se colocan troncos entrelazados formando diferentes capas, que van sobresaliendo cada vez más para ir avanzando hacia la otra orilla a la vez que se van estrechando dichas capas; finalmente se disponen unos pocos troncos a modo de vigas que unen entre sí las dos capas entrelazadas salientes. Uno de los puentes de los más citados de la Antigüedad es el denominado « Puente de César» construido hace unos 2.000 años sobre el Rin. Fue estudiado por Antonio Alberti (1404 - 1472) y por el arquitecto veneciano Andrea Paladio (1518-1580), entre otros. Alberti en su tratado «De Re A edificatoria», capítulo VI del Libro IV, escrito en latín entre 1443 y 1452, comenta: Destaca el ingenio que supuso la creación de una estructura en la que se aprovechaba el empuje de la corriente para reforzar la unión entre las piezas. Se trata de un puente de caballete de carácter provisional, que probablemente perteneció a un tipo adoptado comúnmente por las legiones romanas si bien sólo tenemos datos de su existencia gracias a que fue descrito por el propio César en sus Comentarios. Con vanos de entre 6 y 7,5 metros de luz, y

un ancho aproximado a los 12 metros, su Un puente romano descrito en la Columna trajana Puente de César sobre el Rhin49 aita SetIemBre-octUBre 2008 longitud total se estima entre 400 y 500 metros. Cada pila de apoyo estaba constituida por dos parejas de pilotes de 45 cm de diámetro hincados en el lecho del río, una a favor y otra en contra corriente. Encima de cada uno de estos pares de pilotes se sujetaban las vigas o dinteles, de unos 60 cm de grueso, y sobre ellas se tendían finalmente maderos longitudinales al tablero. Paladio que realizó exhaustivos estudios de las obras romanas, algunos de los cuáles como el puente Cisione, se han descubierto posteriormente e investigado desde el punto de vista arqueológico. Paladio describe en su libro «Arquitectura» el Puente de César e indica: La estructura consistía en una serie de vigas y de puntales inclinados que se unían con entalladuras de tal forma que se podía montar y desmontar rápidamente. El peso de la estructura y de las cargas de paso provocaba que las uniones entraran en carga y aumentarán su resistencia. Sin embargo no parece probable que los dibujos con que Paladio ilustra el puente sea realista ya que aparecen maderas escuadradas es dudoso que se utilizaran en época de César. Sobre el sistema de apoyo de las vigas en los pilotes, existen discrepancias entre tratadistas. La unión (la denominada «sí- bula») por Juanelo Turanio (1595) en sus «Veintiún libros de los ingenios y de las máquinas» es interpretada de distintas maneras: desde un simple atado con cuerda, hasta soluciones con clavijas de hierro o madera. Paladio la entiende como un sistema de dobles clavijas de madera que encastran la viga en los pilotes por ambos lados. Según Juanelo se trataría de una especie de brida de madera a modo de hebilla. Vicenza Scamozzi (1615) la representa como un sistema combinado de apoyo en clavija reforzada con cuerdas. En el de Alberti encontramos desde la solución de cuerdas hasta la descrita por palladio. Todo ello según la antigüedad de la edición que se consulte. El de César, es en todo caso el puente de madera más antiguo y más profusamente descrito por los tratadistas europeos del Renacimiento y pone de manifiesto la preocupación por las soluciones constructivas en madera.

Los romanos construyeron grandes puentes de madera para atravesar también el Támesis. Otro de los que se tienen datos es el construido sobre el Danubio en el año 104 D.C, aproximadamente un siglo después del también conocido como el «Puente de Trajano». Estaba constituido por 20 pantalanes de 45 metros de altura, unidos entre sí por un arco de madera semicircular con una luz aproximada de 52 metros. Paladio lo recoge también en su tratado.

Estructuras por todas partes

Observa a tu alrededor. ¿Te has fijado que existen multitud de seres, objetos e instrumentos que poseen una estructura? 

Todas las construcciones, máquinas y objetos, incluso los animales y vegetales existentes en la naturaleza, están sujetos a la acción de fuerzas. Estas fuerzas van desde su propio peso, hasta todo tipo de empujes y acciones exteriores como el viento, el peso de otros objetos o la presión de los líquidos. 

La misión de las estructuras es soportar las acciones externas manteniendo la  forma de las construcciones.

Como ves, existe una gran variedad de estructuras. En ocasiones, nos encontramos con estructuras que cumplen la misma función pero que están construidas utilizando distintos materiales. 

Las estructuras también pueden diferenciarse notablemente por su forma. 

Por ejemplo, un edificio tiene una estructura de armazón, mientras que un monitor tiene una estructura de carcasa. 

Según la forma y el material con que estén construidas pueden distinguirse tres  tipos de estructuras: masivas, laminares o de carcasa y de armazón.

Las estructuras masivas son estructuras muy pesadas y macizas formadas por superficies anchas y resistentes. Para construirlas se emplea gran cantidad de material. 

Los muros gruesos de los embalses son ejemplos de estructuras masivas. 

Las bóvedas y  techos de las antiguas iglesias de piedra o los enormes pilares barcos de los puentes o acueductos son otros ejemplos de estructuras masivas. 

Las estructuras laminares o de carcasa están constituidas por láminas resistentes que envuelven al objeto, formando una caja o carcasa que protege y mantiene en su posición a las piezas que lo componen.

Otros ejemplos de estructuras de carcasa son las carrocerías y  fuselajes de    coches y aviones, y la mayoría de los envases como botellas de plástico o tetra bríos.

Estas estructuras están formadas por piezas alargadas, como barras, tubos, pilares, vigas, travesaños o cables unidos entre sí para formar una especie de esqueleto armazón. Según la disposición de sus elementos, las clasificamos en: trianguladas, entramadas y colgadas. 

Las estructuras trianguladas se caracterizan por la disposición de barras

formando triángulos. Resultan muy resistentes y ligeras a la vez.

Las estructuras entramadas están formadas por una malla de piezas verticales y horizontales.

Las estructuras colgadas soportan el peso de la construcción mediante cables o barras que van unidos a soportes muy resistentes.

Las estructuras de armazón o armaduras se clasifican en tres categorías:

trianguladas, entramadas y colgadas.

Los elementos que constituyen una estructura deben soportar los esfuerzos a los que van a estar sometidos sin romperse ni deformarse excesivamente.

Existen ciertos procedimientos para asegurar la estabilidad de la estructura. Además, será necesario tener en cuenta la forma y el material que empleamos para construirla. 

Los materiales que se utilizan para construir estructuras deben ser suficientemente rígidos y resistentes para soportar las cargas a las que estén sometidas. 

Para muchas carcasas se utilizan plásticos rígidos y chapas de acero y de aluminio. 

Las estructuras entramadas de los muebles suelen fabricarse de madera o de tubos metálicos. 

En la construcción de grandes estructuras como edificios o puentes se usan materiales muy resistentes, como los perfiles de acero y de hormigón armado. Los soportes y vigas de hormigón armado precisan de un encofrado donde se coloca la armadura de acero y se vierte el hormigón. 

Debido al gran tamaño de los elementos que componen las estructuras de los edificios, puentes y torres, su construcción ha de realizarse en el lugar donde van a ir situados. 

Pero ¿cómo se llega del solar de la izquierda a la estructura de la derecha? 

Las grandes construcciones suelen realizarse en varios pasos: vaciado del terreno, cimentación, construcción de pilares, colocación de vigas y   construcción de forjados.

La mayoría de las obras se inician acondicionando el terreno sobre el que va a apoyarse la futura construcción.

En primer lugar se realiza el vaciado del terreno donde se levantará la construcción. Para ello, se utilizan grandes máquinas, como excavadoras, apisonadoras, camiones...

Después se procede a la cimentación, es decir, se fija una armadura de acero en la zona vaciada, se llena con hormigón y se espera a que solidifique.

Los pilares y las vigas son el armazón básico de las estructuras en grandes construcciones. Habitualmente se realizan con hormigón armado o acero, aunque en otras épocas se usó mucho la madera. 

Una vez realizada la cimentación, se construyen los pilares o soportes verticales. 

Con ellos se van consiguiendo las distintas alturas que vaya a tener la estructura.

Sobre los pilares se apoyan las vigas soportes horizontales.

Estos elementos forman el entramado principal del edificio.

 Los forjados y los tableros suponen la base del suelo de los diferentes pisos o de    la carretera en los puentes. Se construyen apoyándose sobre las vigas y soportes.

En muchos puentes el tablero se construye aparte del resto de la construcción, en pequeños tramos, que luego, se trasladan al puente para montarlos. 

El forjado está compuesto de vigas, viguetas y de piezas que cubren el hueco entre ellas. Todo el conjunto se cubre con una capa de hormigón.