De los muchos factores que influyen en el diseño de puentes, las restricciones geométricas pueden ser las más significativas. Esto no es para restar importancia a factores como la durabilidad, mantenibilidad, costo de construcción, adecuación ambiental y estética. Esta sección presenta una breve descripción general de las diversas formas en que la geometría afecta el diseño de puentes.

Curvatura Horizontal

La curvatura horizontal puede ser una restricción geométrica influyente durante la selección del tipo de superestructura de un puente. El grado de curvatura horizontal, junto con las longitudes de claro deseadas, puede dictar las opciones de superestructura disponibles que se pueden utilizar económicamente. Los puentes que se encuentran a lo largo de alineaciones rectas (tangentes) se pueden construir con cualquier tipo de superestructura. Los más comunes son las vigas de acero de placa recta y las vigas de hormigón pretensado. Estos miembros de superestructura recta también se pueden utilizar para puentes que siguen alineaciones con pequeñas cantidades de curvatura, dentro de longitudes de claro razonables, como se muestra en la Figura 1 En estos casos, los elementos rectos forman cuerdas a la alineación horizontal entre los pilares.

Figura 1 Puente Curvo con Vigas Rectas de Concreto Prefabricado

Los puentes curvos con requisitos de largos claros o puentes muy curvados con claros moderados o largos pueden limitar las opciones de superestructura disponibles. Los tipos de superestructura para estos puentes históricamente consistían en vigas de acero curvadas, como se muestra en la Figura 2, o vigas de cajón de hormigón colado en sitio. Los puentes de vigas de cajón segmentadas de hormigón prefabricado, introducidos en los Estados Unidos en la década de 1970, han proporcionado un medio económico para construir puentes muy curvados con elementos de hormigón prefabricados. La introducción más reciente de puentes de vigas en U curvadas y empalmadas ha proporcionado otro medio.

Figura 2 Puente Curvo con Vigas de Cajón de Acero Curvadas

Despejes Verticales y Horizontales

Los requisitos de despeje vertical y horizontal de un proyecto a menudo dictan el tipo de superestructura del puente. Las elevaciones de los puentes de separación de grado se establecen para proporcionar los despejes verticales necesarios. Los despejes horizontales a los pilares y estribos se ubican con retrocesos claros apropiados. Estos retrocesos pueden reducirse cuando se utilizan barandillas protectoras. Los intercambios multidireccionales y multinivel, como el que se muestra en la Figura 3, están altamente restringidos geométricamente. Las elevaciones de los puentes y las profundidades de las estructuras se eligen para acomodar un apilamiento de necesidades de despeje vertical. Las ubicaciones de los pilares, que establecen las longitudes de los claros y, por lo tanto, el tipo de superestructura, se ubican para no interferir con las carreteras debajo.

Figura 3 Intercambio Multinivel con Claros Influenciados por los Despejes Verticales y Horizontales

Los puentes sobre vías navegables tienen restricciones horizontales y verticales estrictas en los canales de navegación. La Figura 4 muestra una elevación de un claro principal de un puente largo sobre el agua que cruza un canal de navegación. Si las longitudes de los accesos son cortas, una elevación de puente más baja con un claro basculante o de elevación en el canal puede ser la opción apropiada.

Figura 4 Elevación del Puente Proporcionando Despeje Vertical y Horizontal sobre una Vía Navegable

Cruces en Alineación Sesgada

Las restricciones horizontales y verticales también juegan un papel importante en la selección de los tipos y dimensiones de subestructura del puente. Este es a menudo el caso de los puentes que cruzan carreteras subyacentes con sesgos significativos. En estos casos, la economía del proyecto puede beneficiarse de longitudes de claros moderadas de superestructura y pórticos de subestructura especiales diseñados para soportar el puente sobre las carreteras subyacentes. Los pórticos especiales más comunes incluyen pilares en martillo (pilares en T), pórticos de cabalgadura, pilares integrales en T y pilares en C. La Figura 5 muestra un cruce sesgado por un puente de tránsito que utiliza pórticos de cabalgadura, pilares en T y pilares en T integrales para mantener claros típicos de superestructura. Se utilizan tres pilares en C para soportar el puente en la Figura 6 mientras cruza una carretera local dividida con un sesgo significativo.

Figura 5 Pilares en Martillo (Pilares en T), Pórticos de Cabalgadura y Pilares en T Integrales

Figura 6 Pilares en C

Fuente: Traducción y adaptación del artículo 'Bridge Geometry Manual'de la FHWA.