La búsqueda de la forma en los puentes de hormigón armado y pretensado Leonardo Fernández Troyano

DESCRI PTORES PUENTES MATERIALES RESISTENTES HORMIGÓN ARMADO HORMIGÓN PRETENSADO PUENTES ARCO PUENTES VIGA

“Cada material tiene una personalidad específica distinta, y cada forma impone un diferente fenómeno tensional.” Eduardo Torroja, Razón y ser de los tipos estructurales

Los materiales resistentes y las formas de las estructuras La estructura resistente es la forma de organizar la materia para soportar las acciones que actúan sobre ella y trasladarlas a los puntos de apoyo que las transmiten a tierra. Esta organización, especialmente en lo que se refiere a sus formas y dimensiones, depende en gran medida del material a organizar. No es lo mismo hacer una estructura de piedra que de acero. Todo ello da a los materiales una importancia básica en la configuración de las estructuras resistentes, en las que se incluyen los puentes. Esto no quiere decir que el material defina la estructura, ni que la estructura defina el material, pero sí que hay una estrecha relación entre ellos. Se han hecho puentes arco de madera, de piedra, de hierro y de hormigón, pero son claramente diferentes los de unos materiales y los de otros. Hay períodos, no obstante, en los que puede haber convergencia de formas entre puentes de diferentes materiales. Ejemplo de ello son los últimos puentes de piedra y los primeros de hormigón en masa. También se ha producido esta convergencia entre los puentes viga en cajón de alma llena metálicos y de hormigón, en los que, en algunos casos, desde lejos, es difícil saber de qué material están hechos. El puente Deutz de Colonia, sobre el Rin, es un puente viga metálico de alma llena y canto variable de 185 m de luz principal, construido en 1948. En 1980, el puente se desdobló mediante otro puente viga de las mismas dimensiones, pero de hormigón pretensado. De lejos no es fácil saber cuál de los dos estamos 26

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viendo. En el puente de Waterloo, en Londres, un puente viga de hormigón armado con una variación de canto muy acusada, y en el antiguo puente arco sobre el Mosela en Coblenza, con arcos tímpano rebajados, la curvatura del intradós es análoga; la mayor diferencia entre sus formas radica en que los arcos son más delgados en clave que las vigas.

Los materiales de los puentes Los materiales básicos en la construcción de puentes son la madera, la piedra, el hierro (incluyendo el acero, que es una mejora de la calidad del hierro) y el hormigón. La piedra y la madera son materiales que se pueden considerar “naturales” porque se obtienen directamente de la naturaleza, para luego modificar su forma inicial mediante la labra o el corte. El acero y el hormigón son, en cambio, materiales “artificiales”, ya que requieren una transformación en fábrica de los componentes naturales, con tratamientos a altas temperaturas. Combinaciones de los materiales elementales han dado lugar, extrapolando la palabra material, a nuevos materiales resistentes, como el hormigón armado, combinación de hormigón y acero, y el hormigón pretensado, combinación más perfecta de los dos mismos materiales. Las estructuras mixtas también son una combinación de ambos materiales, aunque en este caso yuxtapuestos, no mezclados como en el hormigón armado y pretensado pero sí conectados para que trabajen conjuntamente.

Fig. 1. Puente de Colonia sobre el Rin. a) Puente metálico, 1948. b) Puente de hormigón, 1979.

Cada material requiere unas técnicas para su fabricación y puesta en obra, que configuran significativamente los puentes construidos con él. Saber cómo va a ser un puente depende en gran medida de cómo se va a hacer, y este cómo se va a hacer depende a su vez en gran parte de las técnicas de los materiales que lo forman. Veamos rápidamente las técnicas de los distintos materiales y, en particular, cómo influyen en las formas y en los procedimientos de construcción. La madera, la piedra y el hierro

Fig. 2. Puente de madera con vigas Town de Ortford, Estados Unidos.

La madera

La pieza resistente de madera más adecuada a su constitución es la pieza lineal, apta para resistir esfuerzos de compresión y tracción y, por lo tanto, de flexión. Por ello los puentes más simples de madera son tramos simplemente apoyados, bien con vigas adosadas, bien con vigas separadas y tableros superpuestos de tablas. Las piezas de madera son fáciles de unir, lo que dio muy pronto lugar al nudo. El pórtico de jabalcones es una estructura clásica de los puentes de madera desde sus orígenes. También apareció muy pronto la viga triangulada de madera, aunque en sus orígenes no siempre respondía a una idea clara de funcionamiento resistente porque, en general, eran superabundantes. La viga en celosía de madera o viga Town apareció en el siglo XIX y se utilizó en muchos puentes. Desde época romana se hicieron también arcos triangulados de madera, algunos grandes como el de Apolodoro de Damasco sobre el Danubio. El montaje de las estructuras de madera suele ser fácil porque se componen de elementos de poco peso que se pueden unir in situ. Los puentes de madera no requieren cimbras ni encofrados; todo lo más, algún apeo provisional. La piedra

La piedra se utiliza generalmente en piezas de dimensiones comparables cuya unión no es posible. Hacer dinteles de piedra requiere piezas grandes y, por lo tanto, pesadas. Sin embargo, la arquitectura egipcia y las arquitecturas griega y romana utilizaron el dintel de piedra sobre columnas en la mayoría de sus templos. A partir del mundo clásico, no obstante, el dintel de piedra prácticamente desapareció. La arquitectu-

Fig. 3. Puente de Frías sobre el río Ebro, siglo

XIII.

ra de piedra se asocia al arco o a la bóveda de dovelas yuxtapuestas, o bien al muro, formados todos ellos por piezas de dimensiones comparables, más o menos labradas. Los puentes formados por losas apoyadas sobre pilas han sido siempre una excepción, aunque se pueden citar los puentes chinos de este tipo, algunos con longitudes de varios kilómetros. El arco o la bóveda de piedra requieren una cimbra con su misma forma para montar sobre ella las dovelas, hasta que la estructura está completa y permite retirarla. Esta cimbra debe reproducir fielmente la forma del arco o de la bóveda. La técnica de la cimbra con la forma de la estructura que se va a construir sobre ella se inició con los primeros arcos y bóvedas de piedra y ha perdurado a lo largo de toda la historia. Era una técnica perfectamente dominada cuando apareció el hormigón armado. I.T. N.º 84. 2008

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La piedra se extrae de la cantera y luego se le da forma mediante la labra. Con ella se pueden conseguir formas de todo tipo, hasta la incorporación de la escultura a la arquitectura. Buen ejemplo de esta libertad de formas son los pináculos y gárgolas de las catedrales góticas. Con la labra se pueden conseguir formas que en otros materiales se consiguen con moldes. El hierro

El hierro, y su derivado el acero, han pasado por diferentes procesos de fabricación, lo que a su vez ha dado lugar a diferencias significativas en los puentes realizados con este material. Las primeras estructuras metálicas se hicieron con hierro fundido, es decir, que estaban formadas por piezas hechas en moldes donde se vertía el hierro en estado líquido. La mayoría de los puentes de fundición son arcos con formas heredadas de los puentes de madera, aunque pronto aparecen estructuras adecuadas al nuevo material. Prueba de ello es el puente de Coalport, uno de los primeros puentes de fundición, donde el esquema de la estructura es análogo al de los arcos metálicos modernos. En las estructuras de hierro fundido, como algunos puentes, se llegó a formas muy barrocas gracias a la facilidad de conseguir con los moldes formas de cualquier tipo. Con posterioridad a la fundición apareció el hierro laminado, que mejoró las cualidades del hierro fundido mediante la laminación en caliente. Este proceso, además de prensar el

material, le da forma, lo cual dio lugar a los perfiles metálicos y a las chapas. Este nuevo procedimiento de fabricación condicionó la proyección y la construcción de las estructuras metálicas y sus formas, que desde entonces se hicieron mediante perfiles y chapas con un predominio de las estructuras de perfiles. Puentes de vigas de alma llena, es decir, de chapa, se hicieron generalmente con luces menores que los de celosía y triangulados, aunque hubo excepciones como los puentes tubulares de Conway y Britania, de R. Stephenson, construidos en 1849 y 1850. A mediados del siglo XX se invirtió la tendencia y empezaron a predominar los puentes viga de alma llena, incluso en grandes luces, que han cambiado significativamente la forma de los puentes metálicos. Este cambio vino motivado, entre otras razones, por la aparición de la soldadura como medio de unión. El hormigón

El hormigón es un material formado por un aglomerante, el cemento, que, mezclado con arena y piedras, endurece al añadirle agua y dejarlo secar. El hormigón moderno es un material cuya técnica de fabricación se desarrolló en el siglo XIX. Sin embargo, su técnica se había iniciado y desarrollado con los romanos: es la opus caementicium en la que utilizaban la cal como conglomerante, aunque usaron también otros, como los cementos naturales puzolánicos.

Fig. 4. Puente de Coalport sobre el río Severn, Reino Unido, 1818.

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Los romanos lograron una técnica del hormigón muy evolucionada, que no se volvió a igualar hasta muy avanzado el siglo XIX. Dicha técnica se desarrolló fundamentalmente en las bóvedas y las cúpulas, armadas generalmente con nervios de ladrillo, con un planteamiento análogo al de las bóvedas góticas. Utilizaron también aligeramientos en las zonas de gran espesor de los arranques de las bóvedas y las cúpulas, hechos mediante ánforas introducidas en el hormigón. La idea del aligeramiento interior no aparece en las obras de hormigón armado hasta el siglo XX. También se produjo un desarrollo notable de los encofrados, con formas complicadas como los encasetonados de muchas bóvedas y cúpulas romanas. En los puentes, la opus caementicium se utilizó únicamente en rellenos, y tenemos un ejemplo clásico de ello en los restos del acueducto de Toledo, donde solo queda el relleno del arranque de un arco. La sillería exterior se la llevaron para hacer otras obras. Desafortunadamente, la técnica romana del hormigón se perdió en la Edad Media y no trascendió a épocas posteriores, se quedó aislada. Solo se mantuvo la técnica de las cimbras, que se conservó en la arquitectura de piedra y llegó hasta las obras de hormigón. En la Edad Media se utilizaron únicamente morteros de cal mezclados con piedra como relleno; es la argamasa o el “cal y canto” que sirvió de relleno en muchos tímpanos de puentes. El hormigón moderno se desarrolló a partir de la aparición del cemento Pórtland a finales del siglo XVIII. Es una mezcla de calizas y arcillas que endurece en presencia del agua. En un principio, se utilizó el hormigón en masa, que dio lugar a los puentes de este material que poco se diferenciaban de los puentes de piedra, tanto en formas como en dimensiones. A finales del siglo XIX apareció el hormigón armado, colaboración del hierro y del hormigón, un material adecuado básicamente para resistir flexiones. “El hierro da fibra a la piedra y el hormigón masa al hierro” (José Echegaray). En realidad, se trata de un perfecto reparto de funciones: el hormigón resiste las compresiones y el acero las tracciones. Esta colaboración se produce a través de la adherencia entre las barras metálicas introducidas en la masa del hormigón y el propio hormigón. Un progreso importante en su comportamiento fue el paso de las armaduras lisas a las armaduras corrugadas.

No se puede hablar del hormigón armado como un material inteligente, en el sentido que se le da actualmente a este término, pero sí puede afirmarse que hay mucha inteligencia puesta en él. Es un material ideado para una función determinada, que es resistir flexiones. En el segundo cuarto del siglo XX apareció el hormigón pretensado. La diferencia fundamental con el hormigón armado es que la armadura es “activa”, es decir, se tensa inicialmente introduciendo en el hormigón unas acciones o, mejor dicho, unas contra-acciones, que permiten modificar las tensiones, lo que da lugar a un mejor aprovechamiento de los materiales al evitar la fisuración que se produce en el hormigón armado. En éste, la armadura es “pasiva”, es decir, entra en carga cuando actúan las acciones exteriores, lo que genera la fisuración. Por ello, en el hormigón armado no se pueden utilizar aceros de alta resistencia, porque darían lugar a una fisuración inadmisible, mientras que sí se pueden utilizar en el hormigón pretensado. Esta forma de intervenir en las acciones de la estructura tuvo una importancia fundamental en los orígenes del pretensado. Cualquier ingeniero actual acepta perfectamente y sin dramatismo la posibilidad de anular las tracciones en el hormigón, o de controlarlas como se hace hoy en día, pero fue un cambio radical para los ingenieros de la generación que vivió el paso del hormigón armado al pretensado, que había sufrido mucho con la fisuración de sus puentes y el descontrol de las flechas. Muchas veces oí hablar a Carlos Fernández Casado de lo que significó para él la aparición del hormigón pretensado: al suprimir la fisuración, las flechas obtenidas en las pruebas de carga concordaban con las teóricas, lo que no le había ocurrido nunca en las pruebas de los puentes de hormigón armado, cuyo exceso de flechas había que justificar por la fisuración. Mucho se habló y se escribió en los inicios del hormigón pretensado sobre una auténtica revolución en el campo de las estructuras: “Este término nuevo de pretensado no designa una técnica en concreto caracterizada por el empleo de determinados procedimientos, sino una forma de pensamiento, un estado de ánimo del ingeniero: la voluntad de aportar una ciencia y conciencia al servicio de su función” (Eugène Freyssinet, inventor del hormigón pretensado).

Fig. 5. Panteón de Roma.

Fig. 6. Puente del Pardo, 1935. Colección de puentes de altura estricta. I.T. N.º 84. 2008

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Fig. 7. Puente de Doneraz, Suiza, 1933.

Desde la perspectiva actual, y conociendo las ventajas del hormigón pretensado sobre el armado, pensamos que la gran revolución en el arte de construir fue la debida al hormigón armado y su planteamiento como material creado con una intención puramente resistente, complementando las funciones de sus dos materiales elementales. Aquella revolución fue más radical que la que produjo el hormigón pretensado, aunque en general se haya dicho lo contrario. El planteamiento anterior se confirma en las formas de los puentes. El hormigón armado generó formas cualitativamente diferentes a las de los puentes anteriores. Por el contrario, los cambios que introdujo el hormigón pretensado, en comparación con los del hormigón armado, son básicamente cuantitativos en número y magnitud, aunque la diferencia ha llegado a ser tal que se pueden considerar cualitativos. Ejemplo de ello son los puentes en viga continua de canto variable. En cuanto a los grandes puentes pretensados construidos por voladizos sucesivos, tienen formas semejantes a los puentes de hormigón armado de A. Sarrasin: el puente de Brançon tiene una luz máxima de 38,5 m y se construyó en 1925, el de Doneraz tiene una luz máxima de 45 m y se construyó en 1933. Dos años antes, H. Baumbgart construyó en Brasil el puente sobre el río Peixe, cerca de Herval, de 68,5 m de luz, el primer puente de hormigón construido por voladizos sucesivos. Si comparamos la forma de estos puentes con el de los Nibelungos sobre el Rin, de 114 m de luz y construido en 1952, o con el de Bendorf sobre el mismo río, de 208 m de luz y construido en 1964, ambos de U. Finsterwalder, vemos que las formas y la organización de la estructura son similares, pero su esbeltez, y sobre todo su envergadura, los hacen diferentes. Con hormigón armado se llegó a luces grandes: 100 m tiene el puente del canal de Donzère-Mondragón en Francia, de A. Caquot, construido en 1950. Con hormigón pretensado se han alcanzado los 300 m de luz en el puente de Stolma, en Noruega, construido en 1998.

El encofrado, la cimbra y los procedimientos de construcción Todas la estructuras de hormigón, las de hormigón en masa, las de hormigón armado y las de hormigón pretensado, requieren un molde para su fabricación, o lo que es lo mismo, un encofrado. Este molde se apoya sobre una cimbra si el puente se construye in situ, o sobre una bancada si el puente se construye mediante piezas prefabricadas. Hemos visto que la técnica de la cimbra para dar la forma a las estructuras ha existido siempre para construir arcos y bóvedas de piedra. El molde o encofrado tampoco es una 30

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Fig. 8. Arco de hormigón armado de la Feria de Düsseldorf, 1880.

técnica nueva, porque hemos visto que las piezas de fundición se hacían en moldes, aunque esta operación había que hacerla en el taller para verter en ellos el hierro líquido. La técnica de los moldes de hierro fundido tuvo influencia en las primeras obras de hormigón armado. Prueba de ello es el célebre arco de hormigón armado de exhibición que se hizo en la exposición de Düsseldorf de 1880, que sirvió para dar a conocer el material internacionalmente y a amplios sectores de la sociedad. Viendo las fotografías de esa obra, en una primera impresión, no podemos saber de qué material está hecha: puede ser una obra de piedra, con una labra delicada aunque no más que la de templos o catedrales, o puede ser también de fundición. Cuesta trabajo, desde la idea actual que tenemos del hormigón armado, pensar que es una obra de dicho material. La fabricación y el coste del encofrado han sido siempre factores fundamentales en las obras de hormigón armado. Un ejemplo de ello son las estructuras laminares, consideradas una solución excesivamente cara porque el coste de encofrado –en muchos casos obras de carpintería excepcionales– es la parte fundamental del coste de la estructura completa. Es la razón principal de que este tipo de estructuras se utilicen en ocasiones excepcionales. Una de las aspiraciones de los puentes de hormigón armado o pretensado es suprimir la cimbra y reducir al mínimo el coste del encofrado. Para suprimir la cimbra se han ideado muchos procedimientos de construcción, tanto en los puentes arco como en los puentes viga. Para reducir el coste de los encofrados, uno de los procedimientos consiste en la industrialización de la obra, con una utilización repetitiva de los mismos. Esto lleva a la prefabricación o a las cimbras autoportantes.

Evolución y desarrollo de las técnicas del hormigón En todas las técnicas de construcción se pueden diferenciar dos etapas a lo largo de su desarrollo: juventud y madurez. La juventud se inicia con el descubrimiento de la nueva técnica, y en esta etapa surgen dificultades de diversa índole que, en muchos casos, se resuelven inicialmente apoyándose en las técnicas anteriores. En el caso del hormigón armado, en las estructuras de piedra, de madera y de hierro. Son conocidas

Fig. 9. Pasarela de Ivry sobre el Sena, 1930.

Fig. 10. Puente sobre el río Peixe en Herval, Brasil, 1931.

Fig. 11. Puente de Plougastel, Francia, 1930.

las críticas de Robert Maillart a las estructuras de François Hennebique por su mimetismo con las estructuras de madera. Sin embargo, los puentes arco de hormigón armado de Hennebique sorprenden por su adecuación de materiales y formas en una etapa tan prematura del hormigón armado. Se pueden citar muchos otros ejemplos de este apoyo de las nuevas técnicas en las anteriores hasta que encuentran su propia expresión. Así, en los primeros puentes viga de hormigón armado se utilizaron con frecuencia las vigas trianguladas de hormigón, herencia de las metálicas, hasta que desaparecieron casi por completo por la dificultad de sus encofrados y de su armado. Sin embargo, la mayor luz en puentes de hormigón armado corresponde a la pasarela de Ivry sobre el Sena, una estructura triangulada de 134 m de luz construida en 1930. España fue uno de los países donde las vigas trianguladas de hormigón armado tuvieron más arraigo. Los puentes para el ferrocarril de Málaga a Torre del Mar proyectados por M. Zafra en 1907 son unas vigas trianguladas de 27 m de luz, unas dimensiones grandes entre los puentes europeos de ese momento. Basándose en ese antecedente, Zafra realizó en la década de 1920 una colección de puentes de vigas trianguladas de la que todavía quedan varios ejemplos. Otra muestra clara de este proceder se dio en las torres de los primeros puentes colgantes. Los ingenieros se encontraron desorientados al aparecer estos nuevos elementos de grandes dimensiones, de modo que recurrieron a formas de arquitectura de todos los tiempos, desde torres egipcias (puente de Clifton de I. K. Brunnel) hasta arcos triunfales romanos en los primeros puentes colgantes franceses, castillos medievales (puente de Conway de Telford, puente de La Caille) y torres góticas (puente de Brooklyn de J. A. Roebling). En el caso del puente de Brooklyn, no obstante, no se puede hablar propiamente de un estilo neogótico, porque la potencia y la senci-

llez de las torres son elementos que hacen de él el origen de los puentes colgantes modernos. Son ilustrativos de esta desorientación los dibujos que hizo I. K. Brunnel de las diferentes soluciones de torres para el puente de Clifton, y los de J. A. Roebling para el puente de Brooklyn. En la etapa de juventud, los avances de una nueva técnica son significativos y se evoluciona rápidamente, hasta que se consigue dominar y se encuentran las nuevas maneras de hacer que dan lugar a formas y expresiones propias. Una vez dominada la técnica se inicia la fase de madurez, en la que los avances son pequeños y espaciados (en muchas ocasiones diferencias de matiz). La evolución y el progreso no se detienen, porque en la ingeniería en general, y en la de la construcción en particular, siempre hay un desarrollo, aunque no se deba a un mejor entendimiento de la técnica en sí, sino a un progreso general de la ingeniería: mejores materiales, mejores métodos y medios de construcción, mayor precisión en el cálculo, etc. Los puentes de hormigón armado se iniciaron con las obras de Monier y Hennebique a finales del siglo XIX y se puede decir que su período de juventud terminó en los años treinta del siglo XX. Entre los puentes viga, pueden mencionarse como fin de la juventud los ya citados de Brançon y Doneraz, en Suiza, o el del río Peixe en Brasil. Entre los españoles, podemos señalar la colección de puentes de altura estricta de C. Fernández Casado, que se inició en los años treinta. Entre los puentes arco, podemos citar como fin de la juventud los últimos puentes de Maillart, construidos en los años treinta, aunque, como veremos, la obra de Maillart es muy singular. También se pueden considerar como fin de juventud el puente de Plougastel, de E. Freyssinet, con tres arcos de 186 m de luz, construido en 1930, o el Bixby Bridge en California, de 100 m y construido en 1933. I.T. N.º 84. 2008

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Fig. 12. Puente sobre el canal de Donzère-Mondragón, 1950.

Fig. 13. Puente de Gmünder Tobel, Suiza, 1908.

La etapa de madurez de los puentes viga de hormigón armado es corta, porque a finales de los años treinta se inició el hormigón pretensado. A pesar de que se siguieron haciendo puentes viga de hormigón armado hasta principios de los cincuenta, fundamentalmente en Francia y algunos de ellos de gran luz como el ya citado del canal de Donzère-Mondragón, a partir de esas fechas, los de luces medias y grandes se han hecho todos con hormigón pretensado. Los puentes arco de hormigón armado todavía continúan, porque al ser estructuras con predominio de la compresión, la armadura más adecuada es la pasiva. Únicamente en los tableros se utiliza el hormigón pretensado. Como hemos dicho, el hormigón pretensado se inició a finales de los años treinta, si bien su desarrollo sufrió una interrupción con la Segunda Guerra Mundial y no se reanudó hasta finales de los años cuarenta. Su desarrollo, que corresponde a la etapa de juventud, fue espectacular, y se vio impulsado no solo por la aparición del nuevo material sino también por la necesidad de reconstruir los puentes destruidos en la guerra, que fueron muchos, en especial en Alemania y Francia. Se puede considerar que su juventud concluyó con el puente de Bendorf sobre el Rin, de U. Finsterwalder, con 208 m de luz y terminado en 1964. Después de este puente, la luz máxima ha seguido creciendo hasta los 300 m actuales, pero no se puede apreciar ninguna otra evolución.

En 1893 registró su patente F. Hennebique, uno de los mayores impulsores del hormigón armado en el mundo. Los puentes hechos por él o por sus concesionarios fueron fundamentales en el desarrollo de los puentes arco de hormigón armado. Son ejemplos de buen hacer en ingeniería el puente de Châtellerault, con arcos de 50 m de luz, construido en 1899 con una solución de arco y tablero que se repetiría en muchos puentes de arcos múltiples, y el del Risorgimento, en Roma, un arco tímpano de 100 m de luz construido en 1911. En los primeros años del siglo XX se llega a una solución en los arcos de hormigón que se repetirá durante muchos años: el tablero se apoya en el arco mediante columnas esbeltas y se remata en los extremos del arco con unas pilas más potentes que dan rigidez transversal al conjunto y separan la estructura arco de los accesos. En cuanto a los accesos, se resuelven en la mayoría de los puentes con una estructura diferente a la que apoya sobre el arco. Existe la idea de crear una unidad arco, tablero y pilas, cerrada con las pilas extremas, independiente del resto del puente. El puente que sirvió de modelo a muchos posteriores fue el de Gmünder Tobel sobre el río Sitter, en Suiza, de 79 m de luz y construido en 1908 por E. Morsch. El tablero está formado por vigas de luz corta y se apoya en pilas sobre el arco, hasta llegar a los arranques de éste, donde hay dos grandes pilas que cierran la composición del conjunto. A partir de ellas, el puente continúa con arcos de medio punto sobre pilas altas hasta llegar a los estribos. En España, son buenos ejemplos de esta solución el de Teruel de F. Hue, construido en 1930 con una luz de 79 m, y el viaducto de Martín Gil sobre el Esla, de 209 m de luz y construido en 1942. En ambos existen las pilas de remate del arco y se prolongan con arcos de medio punto a los dos lados. En 1914 se construyó el puente de Langwies en Suiza, de 100 m de luz, del ingeniero suizo E. Zublin, concesionario de la patente de Hennebique. Es un arco peraltado con doble pila en los extremos, y, a partir de esas pilas, la estructura del tablero es la misma que sobre el arco pero con luces mayores. En este caso está justificado el cambio porque, al ser el arco muy peraltado, las pilas sobre el arco son mucho más cortas que en los accesos. Más dudosas nos parecen las composiciones de muchos puentes con luces claramente mayores en los accesos que en el arco. Un ejemplo de ello es el puente de A. Sarrasin sobre el Viege en Suiza.

Puentes arco de hormigón Los puentes arco de hormigón se iniciaron con los de hormigón en masa, que fueron una continuidad, con pocas diferencias, de los de piedra, porque las estructuras sobre los arcos eran las mismas. Un ejemplo de puente de hormigón en masa es el de Villeneuve-sur-Lot de E. Freyssinet, construido en 1919 con 97 m de luz. La estructura que soporta el tablero está formada por arquillos de ladrillo. No obstante, este puente se puede considerar anacrónico porque en esas fechas había ya puentes arco de hormigón armado muy evolucionados. Los puentes arco de hormigón armado se iniciaron con la pasarela de Chazelet de Monier, construida en 1875, y siguieron con los arcos de G. Wayss, que fue el concesionario alemán de la patente de Monier. El puente de Bremen, de 40 m de luz, y el de Wildeg, de 21 m, construidos en 1890, son de un rebajamiento y una esbeltez extraordinarios. 32

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Fig. 14. Puente de Langwies, Suiza, 1914.

Fig. 17. Puente de Bloukrans, Sudáfrica, 1984.

Fig. 15. Puente de Arrábida, Oporto, Portugal, 1963.

Fig. 16. Puente Zeppelin, Pirmasens, Alemania.

Fig. 18. Puente de Salgina Tobel, Suiza, 1930.

Las grandes pilas en los extremos del arco se han seguido utilizando hasta fechas recientes, como en el puente de Arrábida en Oporto, de Edgar Cardoso, construido en 1963 con 270 m de luz, donde estas pilas servían para alojar unos ascensores. También tiene estas pilas el puente de la Amizade entre Brasil y Paraguay, construido en 1964 con 290 m de luz. Sin embargo, pronto hay puentes arco que rompen la unidad cerrada por las pilas extremas, manteniendo la misma estructura del tablero sobre el arco y en los accesos sin solución de continuidad. Uno de los primeros modelos de este planteamiento es el puente Zeppelin en Pirmasens, Alemania, construido en los años veinte. En los arcos de gran luz, las pilas extremas se suprimen en el puente de Sando, de 264 m de luz y construido en 1942, aunque se varían las luces y el tipo de pilas entre la zona sobre el arco y los accesos. En el de Gladesville, construido en 1964 en Sydney, de 305 m de luz, la estructura sobre el arco y en los accesos es la misma, una solución que se ha mantenido en los grandes arcos posteriores construidos en la antigua Yugoslavia y en Sudáfrica. Algunas de las obras más singulares entre los puentes arco de hormigón armado son las del ingeniero suizo Robert Maillart, especialmente las que construyó en su tierra natal en

los años treinta, hacia el final de su vida. Creemos que es uno de los ingenieros que mejor ha entendido las cualidades expresivas del hormigón y la libertad de formas que permite un encofrado de madera; y no solo en sus puentes, sino también en otras estructuras de hormigón armado. No construyó grandes puentes porque no tuvo ocasión, pero sus arcos triarticulados, perdidos en las montañas de Suiza, son uno de los mejores ejemplos de la capacidad de expresión que tiene el hormigón armado. El puente de Salgina Tobel, de 90 metros de luz, el mayor de los que construyó Maillart, es uno de los principales logros de la ingeniería de puentes de todos los tiempos y el paradigma del puente en el paisaje. Sin embargo, son obras de expresión muy personal, difíciles de repetir. Un puente de este tipo es el de la Barca de Pontevedra, pero es más peraltado que los de Maillart y el resultado no es comparable. Mejores resultados consiguió el ingeniero también suizo C. Menn en sus puentes inspirados en los de Maillart. La otra gran solución de Maillart son los puentes de arco delgado, el llamado “arco Maillart”, con tablero rígido para el reparto de sobrecargas. Esta solución sí se ha repetido con frecuencia en arcos de luces grandes, y el mayor es el puente del Infante Don Enrique en Oporto, un arco rebajado con 180 m de luz construido en 1997. I.T. N.º 84. 2008

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Fig. 20. Puente de Oelde, Alemania, 1938.

Fig. 19. Puente del valle de Tschiel, Suiza, 1925.

Puentes viga de hormigón Si bien los primeros puentes de hormigón armado fueron puentes arco, poco tiempo después se iniciaron los puentes viga. La patente Hennebique de 1893 de losas y vigas, pensada fundamentalmente para edificios industriales, pronto se utilizó en los puentes. Uno de los primeros fue el paso ferroviario de Viggen, en Suiza, de 2,40 m de luz y construido en 1894. Antes de terminar el siglo XIX ya se habían construido varios puentes viga, entre ellos el de Simplon, de más de tres kilómetros de longitud y con una caja que es una viga de hormigón armado de luces pequeñas apoyada sobre caballetes, y el situado sobre la playa de vías de Padua, con luces de 22,5 m. En Alemania, el ingeniero G. Wayss, concesionario de la patente Monier, y en Suiza E. Morsch y E. Zublin, concesionarios de la patente Hennebique, junto con otros ingenieros fundamentalmente de estos dos países, estudiaron e hicieron ensayos para conocer el fenómeno de la flexión en vigas de hormigón armado, lo que dio lugar a un conocimiento del dimensionamiento y los procedimientos de armado que se extendió por todo el mundo. Los puentes viga de hormigón armado se convirtieron muy pronto en la solución casi única para los puentes de luces pequeñas y medias, que eran la mayoría de los que se construían en el mundo en la primera mitad del siglo XX. La solución de viga que se impuso es la de alma llena, con canto constante o variable. En los puentes menores se utilizó la solución de vigas de sección rectangular unidas por la losa del tablero, y en los mayores se impuso la sección en cajón. Uno de los problemas que se plantearon desde los primeros puentes viga, y que ha tenido siempre importancia en las formas de los puentes, es el de la vinculación entre las pilas y el tablero. En principio se hicieron solidarios, lo que produce un efecto pórtico que da lugar a pilas anchas y que en puentes de varios vanos puede dar lugar a esfuerzos inadmisibles en ellas, por los efectos de la temperatura. En puentes de corta longitud, esto puede evitarse haciendo las pilas delgadas. Es la solución de los citados puentes de Brançon y Dorenaz. También se utilizó en España en la colección de puentes de altura estricta de Carlos Fernández Casado, entre los años treinta y cincuenta (en los puentes largos era necesario recurrir a otros tipos de apoyo). 34

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Fig. 21. Puente de Bendorf sobre el Rin, 1964.

Conseguir con hormigón apoyos que permitan giros y desplazamientos no es fácil. En los puentes metálicos estaban resueltos con rótulas cilíndricas y trenes de rodillos, pero las soluciones metálicas de apoyos únicamente se utilizaron en los puentes de gran luz. Se emplearon las articulaciones de Mesnager y Freyssinet con gargantas de hormigón y hierros pasantes, y bielas formadas por bloques de hormigón unidas al tablero y a las pilas mediante gargantas de hormigón o piezas de plomo que permitían los giros. El hormigón pretensado se inició antes de la guerra gracias al invento de E. Freyssinet, que logró poner a punto una técnica muy desarrollada de ejecución de hormigón pretensado. De antes de la guerra son el puente de Oelde, construido en 1938 con la patente Freyssinet, y el de Wiedenbrück construido el mismo año con un sistema de U. Finsterwalder. Son dos pasos iguales construidos sobre las primeras autopistas alemanas que dieron una magnífica idea de las posibilidades del hormigón pretensado. Los primeros desarrollos de los puentes pretensados fueron los construidos por voladizos sucesivos, con precedentes de hormigón armado: el ya citado puente sobre el río Peixe en Brasil, el primero de ellos, y el también citado del canal de Donzère-Mondragón. La estructura que predominó en los primeros puentes construidos por este sistema fue la de pilas solidarias con el tablero y articulaciones deslizantes en clave. Así son la mayoría de los puentes construidos por la empresa alemana Dyckerhoff und Widman con el ingeniero U. Finsterwalder, entre ellos el de los Nibelungos sobre el Rin y el del Mosela en Coblenza, construidos en 1952 y 1953 con luces de 114 m, y el de Bendorf sobre el Rin, de 1964, con 208 m de luz. Hay que mencionar también los puentes del ingeniero francés J. Courbon, construidos en la misma época. El más conocido de ellos es el viaducto de Savines, con luces de 77 m, construido en 1959. Pero esta solución, que evitaba los apoyos en las pilas y permitía construir los voladizos sin coacciones provisionales de los tableros en las pilas, tuvo problemas en muchos puentes debido a las deformaciones por fluencia y retracción del hormigón. Estas deformaciones dieron lugar a discontinuidades angulares en las claves, en muchos casos molestas, y en

Fig. 23. Puente Gateway en Brisbane, Australia, 1985.

Fig. 22. Puente de Savines, Francia, 1959.

Fig. 24. Viaducto de Kochertal, Alemania, 1980.

otros inaceptables para el tráfico. Es lo que se llamó “courbonitis”, debido a que fue muy patente en algunos de los puentes de Courbon. Por ello se abandonaron las articulaciones de clave y se pasó a las vigas continuas, cerrando las claves con pretensado de continuidad y apoyando los tableros sobre las pilas mediante apoyos articulados y deslizantes. Esto fue posible, entre otras razones, gracias a la generalización en esa época de los apoyos de neopreno y neoprenoteflón para grandes cargas, que permiten giros y desplazamientos en la vinculación del tablero con las pilas. Posteriormente ha surgido una nueva solución en los puentes de voladizos sucesivos que permite desplazamientos longitudinales del tablero y suprime los apoyos articulados. Las pilas se desdoblan en dos tabiques unidos al tablero. Con ello se consigue un empotramiento del tablero en la pila para momentos debido al par que generan ambos tabiques, y es posible un desplazamiento longitudinal gracias a su esbeltez. Es una solución muy satisfactoria en su funcionamiento, pero no tanto formalmente por la debilidad aparente de los tabiques respecto del tablero. En las formas y expresiones de los grandes puentes viga de hormigón pretensado han tenido mucha influencia los diferentes procesos de construcción que se han utilizado, en los que se ha buscado la máxima industrialización posible de la obra. Los primeros a citar, tanto por su antigüedad como por

su número, son los viaductos de vigas prefabricadas, de los que se han hecho innumerables en el mundo, si bien con limitaciones de luz por el peso de las vigas. Alternativa a las vigas prefabricadas es la solución de tableros en viga continua con sección cajón construidos con cimbra autoportante, que se han utilizado con frecuencia en viaductos largos. En los más largos, el tablero se hace mediante dovelas prefabricadas. Hemos visto los puentes construidos por voladizos sucesivos con vigas cajón de canto variable. Con este procedimiento se han construido también viaductos de pilas altas con canto constante de la magnitud del de Siegthal, construido en 1969 por H. Wittfoht con luces de 105 m y pilas de 90 m de altura, o el viaducto de Kochertal, construido en 1980 con vanos de 138 m de luz y pilas de 180 m de altura. Otra solución que se ha impuesto en viaductos largos pero de luces menores ha sido la de los puentes empujados, que dan lugar a viaductos de canto constante en viga cajón. Todos estos sistemas configuran el panorama actual de los puentes viga de hormigón pretensado, que son mayoría en el mundo. ■

Nota

– Hans Wittfoht, Puentes. Ejemplos internacionales, Ed. Gustavo Gili, Barcelona, 1975. – Im Dywidag. Spannerfahren frei Vorgebaute Spannbetonbrucken, Dywidag Berichte 3-1963. – J. Courbon, “Les ponts en béton précontrait construits en encorbellement”, Travaux, abril-mayo de 1966. – Jean-Pierre Adam, La construction romaine, Grands Manuels Picard,1989. – Johann-Martin Deinhard, Massivbrücken Gestern und Heute, Berlín, 1964. – José Eugenio Ribera, Puentes de fábrica y hormigón armado, Tomo IV, Madrid, 1932. – L’architecture & les ingénieurs, Editions du Moniteur, París, 1980. – L’évolution du pont à grande portée, ETH Zurich, 1979. – Leonardo Fernández Troyano, Tierra sobre el agua, Madrid, 2004. – Max Bill, Robert Maillart, Pall Mall Press, Londres, 1969.

Agradezco a Celso Iglesias la traducción de las partes que hemos necesitado de las referencias alemanas.

Bibliografía – Bernard Marrey, Les ponts modernes, Picard Editeur, 1990. – C. Christoph Allenspach, “Alexandre Sarrasin pionnier du béton”, Baudoc Bulletin, marzo de 1966. – Carlos Fernández Casado, Puentes de hormigón pretensado, Madrid, 1965. – Carlos Fernández Casado, Tramos rectos de hormigón armado, Madrid, 1944. – David P. Billington, Robert Maillart’s bridges, Nueva Jersey, 1970. – E. Mörsch, Der Eisenbetonbau, Stuttgart, 1933. – Giuseppe Lugli, La tecnica edilizia romana, Roma, 1957.

Leonardo Fernández Troyano Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Carlos Fernández Casado, S.L.

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