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FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL
PUENTE DE BROOKLYN
TRABAJO FINAL
ALUMNO: FABIÁN RUIZ PAREDES / [email protected]
ÍNDICE
I. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 5
II. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................... 6
2.1. ANTECEDENTES...................................................................................................... 6
2.2. HISTORIA ................................................................................................................ 8
2.3. DATOS GENERALES ................................................................................................ 9
2.4. IMPORTANCIA DEL PUENTE ............................................................................... 10
2.5. EL PROYECTO ....................................................................................................... 10
2.6. CONSTRUCCIÓN .................................................................................................... 11
2.6.1. Trazado ............................................................................................................. 11
2.6.2. Cimentación ...................................................................................................... 11
2.6.3. Las torres .......................................................................................................... 11
2.6.4. Caissones neumáticos...................................................................................... 12
2.6.5. Los Anclajes ...................................................................................................... 13
2.6.6. Los Cables .......................................................................................................... 14
2.6.7. Pavimento ......................................................................................................... 14
III. ELABORACION DE MAQUETA ................................................................................. 16
3.1. MATERIALES ......................................................................................................... 16
3.2. ELABORACIÓN ...................................................................................................... 18
IV. CONCLUSIONES......................................................................................................... 21
V. BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................. 22
VI ANEXOS ............................................................................................................................ 23
6.1 PLANOS ........................................................................................................................... 23
RESUMEN
Un puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico como un
río, un cañón, un valle, una carretera, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua
o cualquier otro obstáculo físico. El diseño de cada puente varía dependiendo de su
función y de la naturaleza del terreno sobre el que se construye.
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. Al momento de analizar el diseño de un puente, la calidad del
suelo o roca donde habrá de apoyarse y el régimen del río por encima del que cruza
son de suma importancia para garantizar la vida del mismo.
El presente informe tiene como finalidad dar a conocer la información más relevante
relacionada a un puente colgante denominado “Puente Brooklyn”, tales puntos a
tratar se presentan a continuación:
Antecedentes
Historia
Datos generales.
Importancia del puente.
El proyecto
Construcción
Finalmente, a manera ilustrativa se expondrá una maqueta elaborada por el equipo
mencionado anteriormente, en el cual se pretende apreciar la arquitectura y
estructura del famoso puente de New York de los Estados Unidos.
SUMMARY
A bridge is a construction that allows to save a geographic accident like a river, a
canyon, a valley, a road, a road, a railroad, a body of water or any other physical
obstacle. The design of each bridge varies depending on its function and the nature
of the terrain on which it is built.
Its design and its calculation belong to the structural engineering, being numerous
the types of designs that have been applied throughout history, influenced by the
available materials, the developed techniques and the economic considerations,
among other factors. When analyzing the design of a bridge, the quality of the soil or
rock where it will be supported and the regime of the river above the one that
crosses are of paramount importance to guarantee the life of the same one.
The purpose of this report is to provide the most relevant information related to a
suspension bridge called "Brooklyn Bridge". These points are discussed below:
Background
History
General information.
Importance of the bridge.
The project
Construction
Finally, a model elaborated by the aforementioned team will be presented in an
illustrative way, in which it is intended to appreciate the architecture and structure
of the famous bridge of New York of the United States.
I. INTRODUCCIÓN
Con una longitud de 1054 metros a través del río Este y uniendo las isla de
Brooklyn y Manhattan, el Brooklyn Bridge fue el primer puente colgante del
mundo.
La construcción comenzó en 1869 y fue terminado catorce años más tarde,
habilitándose para su uso el 24 de mayo 1883. El día de la inauguración un total
de 1 800 vehículos y 150 300 personas cruzaron el puente. Costó $18 millones
y aproximadamente 27 personas murieron durante su construcción.
Puente fue inaugurado en 1883, siendo el "primer puente de suspensión de
acero del mundo". La construcción del puente resultó muy costosa tanto en
recursos como en vidas humanas, pero con el tiempo éste se ha convertido en
un gran ejemplo de "diseño urbano". Pese a tener más de 128 años de historia,
el puente sigue "deslumbrando" y es uno de los puentes "más bellos del mundo".
El Brooklyn Bridge marcó un hito en la historia al utilizar por primera vez en
este tipo de construcciones el acero y por ser durante 20 años el puente colgante
más largo del mundo.
El Puente de Brooklyn (conocido inicialmente como "Puente de Nueva York y
Brooklyn") une los barrios de Manhattan y de Brooklyn en la ciudad de Nueva
York. Fue construido entre 1869 y 1883 y, en el momento de su inauguración
era el puente colgante más grande del mundo (mide 1825 metros de largo, y la
luz entre pilas es de 486,3 metros, récord de luz hasta que en 1889 se construye
el Forth Bridge, con una luz máxima de 521 m. También fue el primero
suspendido mediante cables de acero. Desde entonces, se ha convertido en uno
de los símbolos más reconocibles de Nueva York.
II. MARCO TEÓRICO
2.1. ANTECEDENTES
Los puentes colgantes son construcciones que se levantan sobre una depresión
del terreno (río, canal, foso, etc.) o en otro sitio para comunicar lados. Estos
puentes, cuyo tablero, en vez de estar apoyado sobre pilas o arcos se sujeta
mediante cables y piezas atirantadas desde una estructura a las que van sujetas.
Entre los puentes colgantes más largos del mundo se ubican:
1. Gran Puente de Akashi Kaikyō (Japón): Más largo del mundo con
una longitud de 3.911 metros y un vano central de 1.991 es soportado por
dos cables que son considerados los más resistentes y pesados del mundo.
2. Puente Xihoumen (China): Posee el título de tener el segundo colgante de
mayor longitud del planeta con un vano central -distancia entre pilares- de
1.650 metros.
3. Puente del Gran Belt (Dinamarca): Conocido como el Puente de Oriente
tiene una longitud de 1,624 km y ha sido hasta la fecha el mayor proyecto de
construcción en la historia del país.
4. Puente Yi Sun-sin (Corea del Sur): Tiene una longitud de 2.260 metros y
la distancia entre las torres es de 1.545 metros.
5. Puente Runyang (China): La longitud total del conjunto de puentes es de
más de 36 kilómetros pero es su puente sur -con un vano de 1.490 metros- lo
que le convierte en el quinto más largo del mundo.
6. Puente Humber (Reino Unido): Su estructura tiene una longitud de vano
central de 1.410 metros y una longitud total de 2.220 metros.
7. Puente Jiangyin (China): Une las ciudades de Jiangyin y Jingjiang. El vano
principal tiene una longitud de 1.385 metros.
8. Puente Tsing-Ma (China): Puente colgante situado en Hong Kong, la
longitud del vano principal es de 1.377 metros, y los pilares tienen una altura
de 206 metros.
9. Puente Verrazano-Narrows (EE.UU.): El más largo de EE.UU, tiene dos
niveles y una longitud de tramo central de 1.298 metros lo que le sirvió hasta
1981 el honor de ser el puente colgante más largo del mundo.
10. Golden Gate (EE.UU.): Cuenta con una longitud aproximada de 1.280
metros. Está suspendido de dos torres de 227 metros y tiene una calzada de
seis carriles -tres en cada dirección- además de carriles protegidos para
peatones y bicicletas.
Top de puentes colgantes más largos del mundo.
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2.2. HISTORIA
El Puente fue diseñado por una firma de ingenieros propiedad de John
Augustus Roebling, de Trenton (Nueva Jersey). Roebling y su firma habían
construido anteriormente puentes colgantes más pequeños, como el Puente
Colgante de Cincinnati (Ohio) o el Puente Colgante de Waco (Texas), que
sirvió como prototipo para el diseño final del Puente de Brooklyn.
La construcción del Puente de Brooklyn comenzó el 3 de enero de 1870, y
concluyó trece años más tarde, el 24 de mayo de 1883, cuando fue abierto
al público. El primer día lo cruzaron un total de más de 1800 vehículos y
más de 150 000 personas. En su construcción se gastaron 18 millones de
dólares y murieron 27 personas. Durante el proceso de construcción,
Roebling se fracturó gravemente un pie cuando un bote de transporte chocó
contra un muelle; pocas semanas más tarde, murió de tétanos a causa de la
amputación de los dedos del pie. Su hijo, Washington Roebling, le sucedió
en el cargo, pero sufrió una enfermedad causada por su trabajo en los pozos
de cimentación, el síndrome de descompresión o "enfermedad de los
buzos". La esposa de Washington, Emily Warren Roebling, se convirtió en
su ayudante, aprendiendo ingeniería y comunicando las instrucciones de su
marido a los ayudantes sobre el terreno. El puente es de estilo gótico, por
los arcos apuntados de las torres; durante muchos años estas fueron las
torres más altas de todo el hemisferio occidental.
El Puente está construido con piedra caliza, granito y cemento. Su estilo
arquitectónico es neogótico, con sus característicos arcos apuntados en las
dos torres laterales. Además, Roebling había calculado que con los soportes
de cable metálico el puente era seis veces más resistente de lo estrictamente
necesario, lo que explica que todavía se mantenga en pie cuando gran parte
de los puentes colgantes construidos en la misma época han tenido que ser
sustituidos. En el momento de su inauguración, el Puente de Brooklyn era
el puente colgante más largo del mundo (un 50% más largo que ninguno
construido anteriormente). Actualmente, el puente dispone de seis carriles
para vehículos (excepto camiones y autobuses, y una pasarela
independiente para bicicletas y peatones.
2.3. DATOS GENERALES
1. Ubicación: East River. Park Row, Manhattan a la calle de Adams,
Brooklyn.
2. Ingenieros: John A. and Washington Roebling.
3. Fecha terminación (abierto al tráfico): 24 de mayo del 1883.
4. Altura: 272 pies (84 metros).
5. Longitud: 1 054 metros.
6. Constructora del puente: New York Bridge Company.
7. Tipo de puente: Puente colgante.
8. Número de carriles: 6 carriles.
9. El 24 de marzo de 1983 el puente fue declarado parte de Monumento
Histórico Mundial de la Ingeniería.
10. Cuando fue construido, el puente de Brooklyn de 1 054 m. también se
convirtió en el puente más largo suspendido del mundo, conservando
ese referente durante 20 años. Hoy día ya superado por otros grandes
puentes colgantes como el Goldan Gate de San Francisco de 1 350 m. o
el Puente Colgante Akashi-Kaikyo de 3 911 m. (1991 metros del tramo
central de vano).
2.4. IMPORTANCIA DEL PUENTE
Anteriormente, este recorrido era hecho por botes de transporte a través
del río Este. Este trayecto muchas veces era peligroso, debido a la gran
velocidad del río, y el clima cambiante de la ciudad, la cual presenta
estaciones (primavera, verano, otoño e invierno). Además el viaje siempre
se hacía un poco largo y tedioso. Grandes heladas ocurridas hacia 1850
dificultaron grandemente la navegación y obligaron a las autoridades a
tomada decisión de construir un puente por lo cual la municipalidad de
Nueva York, decidió ejecutar la construcción de esta obra. En la primera
mitad del siglo 19, Manhattan había ya adquirido singular importancia
económica y su población empezó a expandirse hacia las zonas vecinas,
principalmente Brooklyn que, además de su base agraria, la apoyaba con
una creciente industria y mano de obra.
2.5. EL PROYECTO
Se trata de un puente colgante de tres tramos, con cuatro cables de acero
anclados en tierra: firme, que se apoyan en dos torres de albañilería de
piedra, de 84 m de alto levantadas cada una a 284 m de su respectivo
anclaje. El tramo central mide 486m y la longitud total 1054 m, que en ese
tiempo era 50% mayor que cualquier puente suspendido ya construido. El
tablero, de 26 m de ancho, está a 41 m de altura sobre el nivel medio de la
alta marea, suspendido de los cables por 1520 péndolas verticales.
Igualmente, para rigidizar más la estructura, se tendieron 400 tirantes
diagonales entre las torres y el tablero.
Varios récords mundiales se establecieron con la construcción del puente
Brooklyn: Fue, en su momento, el puente colgante más largo del mundo. Fue
el primer puente colgante en utilizar cables de acero, en vez de hierro. Fue
la primera vez que se utilizaron explosivos dentro de los caissones
neumáticos que sirvieron para cimentar las torres. El caisson del lado de
Manhattan, de 52 por 31 metros, fue el más grande construido hasta
entonces.
2.6. CONSTRUCCIÓN
2.6.1. Trazado
La principal razón de su trazado, fue la búsqueda de un punto de
interconexión en la zona sur de Manhattan con Brooklyn, por lo que se
optó por buscar una línea recta que uniera ambas zonas. Para esto, se usó
la tecnología disponible en esa época (teodolito – instrumento de
tránsito, como también niveles de precisión).
2.6.2. Cimentación
El principal problema se presentaba en los primeros pasos del proyecto;
la cimentación. No sólo había que llegar al fondo del rio situado a más de
20 metros de profundidad sino que una vez alcanzado el suelo del rio era
necesario excavar otros casi 30 metros hasta encontrar un suelo con la
resistencia suficiente para soportar el peso de la estructura.
2.6.3. Las torres
Se colocaron amarrados sobre el rio para asegurar su correcta situación
dos enormes cajones invertidos que se mantenían a flote por el aire que
contenían en su interior. Tomando la superficie de estos dos cajones
como base se comenzó la construcción de las dos torres sobre ellos. A
medida que la construcción de las torres avanzaba los cajones se iban
hundiendo gracias al peso del granito. Una vez los cajones llegaron al
fondo del rio un equipo de operarios situados en el interior del cajón a
25 metros de profundidad comenzaron a excavar sobre el fangoso fondo
del rio permitiendo que cada cajón continuase avanzando hacia suelo
firme mientras la construcción de las dos torres continuaba en la
superficie.
Los cajones se mantenían exentos del agua que los rodeaba gracias a un
sistema de tuberías que introducía aire comprimido en su interior. Otro
sistema de tuberías hacia posible la extracción del fango a la superficie.
Las dos grandes torres que soportan los cables principales, fueron
construidas con albañilería de granito canteado, transportado por vía
marítima desde las canteras Hallowell en el estado de Maine. Sus grandes
dimensiones (84 m de alto sobre el nivel del agua, 45 m de ancho total y
un volumen de 32 550 m3 cada torre), les dan un aspecto imponente que
domina el paisaje urbano de la zona compitiendo con los vecinos
rascacielos.
Planos originales de las torres del puente Brooklyn
2.6.4. Caissones neumáticos
En el caso del puente Brooklyn, la profundidad a que se encontraba el
fondo hubiera obligado a elementos muy largos, que no habría soportado
los golpes para hundirlos. Se adoptó entonces el método de los caissones
neumáticos, que habían sido usados con éxito en 1851 en el puente
Rochester, en Kent, Inglaterra. El sistema empleado en el puente
Brooklyn consistía en prefabricar con madera cajones invertidos que
terminaban en bordes afilados de hierro que se hundían poco a poco con
el peso de los grandes bloques de las torres, que se iban colocando
encima. Entre los bordes y el techo del caisson se dejaba un espacio para
trabajar la excavación y, para evitar que entrara el agua por los filos o por
cualquier grieta de la madera, se inyectaba aire comprimido a una
presión mayor que la del agua. La excavación misma tuvo que hacerse
con picos y palas, barretas, carretillas y gatas hidráulicas para romper las
rocas. De modo excepcional, se usó explosivos dentro del caisson. El
material excavado se sacaba por un ducto construido en el techo, en el
que además había una cámara de presión para permitir el movimiento
del personal. Cuando se alcanzó la profundidad requerida para encontrar
un suelo resistente, el espacio de trabajo de los caissones se rellenó con
concreto. El lento avance en el hundimiento de los caissones (al comienzo
unos 15 centímetros por semana) requería de un esfuerzo especial de los
obreros a cargo de la excavación. Esta larga permanencia en un ambiente
presurizado, unida a los cambios rápidos de presión al entrar y salir del
ambiente de trabajo, fue motivo de que muchos operarios contrajeran la
enfermedad de las articulaciones, que a la larga terminaba en parálisis y
hasta la muerte.
2.6.5. Los Anclajes
Los anclajes son sólidas estructuras cúbica de piedra de mampostería,
que miden 119 por 132 metros en la base, y el aumento de unos 28m de
alto por encima de la marca de agua. Su peso es de aproximadamente 60
000 toneladas cada uno, que se utiliza para resistir la atracción de los
cables.
2.6.6. Los Cables
El puente está formado por 2 grandes torres en los extremos. Los cuatro
cables de acero encargados de sujetar la plataforma del puente, unen las
torres de anclaje en cada orilla del río con los cables verticales que
soportan la plataforma. Cada uno de los 4 cables principales tiene un
diámetro de 40 centímetros y está compuesto por 19 hilos de acero.
La plataforma del camino cuelga en ligas de acero con un diámetro de 2
pulgadas encadenadas a partir de dos pares de cables, las catenarias, de
16 pulgadas de diámetro. Cada cable se compone de 5 296 alambres de
acero. Cada uno de los cuatro cables es capaz de sostener una carga viva
de 12 000 toneladas.
El puente de Brooklyn supuso un desafío técnico, al utilizarse por
primera vez acero para la elaboración de cuatro gigantescos cables,
desde los que parten otros verticales que soportan la plataforma con la
ayuda de dos torres de granito.
Red de cables.
2.6.7. Pavimento
El puente cuenta con dos niveles: el inferior con dos calzadas de tres
carriles cada una por la que circulan a diario más de 150 000 vehículos.
El nivel superior es una pasarela para uso peatonal y para ciclistas. La
anchura total del puente es de 26 m., con una altura de las torres por
encima del nivel del río de 84 m., una altura de la calzada desde el río de
40 m., una longitud de cada uno de los 4 cables principales de 1 100 m.,
así como un diámetro de 40 cm.
Área peatonal del puente
III. ELABORACION DE MAQUETA
3.1. MATERIALES
Maderas de balsa
Fibras de cartón
Cúter
Cuerdas de guitarra
Regla milimetrada
Tijera
Luces LED
Hilo de coser
Lámina de MDF
Pegamento
Lápices
Alicates
3.2. ELABORACIÓN
3.2.1 Elaboración de planos ( AutoCAD )
TORRE
Vista frontal Vista lateral
CIMIENTOS
Detalle de los cimientos
PLATAFORMA
Detalle de plataforma
TENSORES
ELEVACIÓN
GENERAL
3.2.2 Procedimiento de construcción
MAQUETA 1
1.-Ploteo de los planos.
2.-Corte y pegado de planos en “cartón maqueta”.
3.- Armado de piezas
IV. CONCLUSIONES
Los casi 128 años de edad cumplidos por el puente Brooklyn han probado
cómo el hombre puede superar las limitaciones tecnológicas utilizando su
creatividad e ingenio. En muchos aspectos, esta emblemática realización de
la ingeniería se adelantó a su tiempo y sentó una escuela de construcción de
puentes colgantes que, si bien ha venido perfeccionándose en las últimas
décadas, no ha abandonado los principios básicos empleados en ella.
El nombre de John A. Roebling figura desde entonces en la historia de la
ingeniería, al lado de los geniales ingenieros que dieron un gran paso
adelante, desarrollando el uso del hierro en el diseño de puentes: Thomas
Telford, Robert Stephenson, I.K. Brunel, pero la decisión de emplear cables
de acero para soportar las cargas de los puentes colgantes recae
exclusivamente en Roebling.
Aparte de la calidad científica y técnica que significó el diseño del puente y la
selección de los materiales principales, tiene dimensiones especiales la
actuación heroica de quienes hicieron frente a la desgracia y llevaron su tarea
hasta el último momento, incluyendo veinte o treinta hombres que dejaron
su vida en el propósito común. Todo este cuadro de hechos lamentables dio
lugar a positivas investigaciones de prevención de accidentes y
enfermedades de trabajo.
La construcción del puente Brooklyn es, por todas estas razones, motivo de
orgullo de la ingeniería mundial y parte esencial del paisaje de Nueva York. Y
hace apenas unos ños, el famoso puente, situado a corta distancia del
emplazamiento de las torres gemelas del World Trade Center, volvió a la
notoriedad al servir como vía de escape a horrorizados neoyorquinos que
huían del lugar de la tragedia.
V. BIBLIOGRAFÍA
http://www.vivenuevayork.com/visitar/puentebrooklyn.php
http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Brooklyn
http://www.taringa.net/posts/videos/1186195/77-Baterias-juntas-bajo-
el-puente-de-Brooklyn.html
http://maps.google.com/maps?hl=es&biw=1419&bih=724&noj=1&q=PUE
NTE+DE+BROOKLYN&um=1&ie=UTF-
8&hq=&hnear=Brooklyn+Bridge,+New+York,+NY,+EEUU&gl=pe&ei=BASST
ZrjOeW10QGIio3NBw&sa=X&oi=geocode_result&ct=title&resnum=1&ved=
0CB0Q8gEwAA.
http://magnet.xataka.com/un-mundo-fascinante/asi-se-construyo-el-
puente-de-brooklyn
VI. VI ANEXOS
6.1 PLANOS
