La fascinante ingeniería del puente Golden Gate

Golden gate 50 aniversario

Construcción Golden Gate

Cuando observas el puente Golden Gate flotando sobre el océano Pacífico, tus ojos pueden ser atraídos por su hermoso sistema de cables de suspensión. Pero, ¿qué sucedería si este sistema de cables no estuviera presente? En pocas palabras, sería una catástrofe.

La construcción del Puente Golden Gate

El Puente Golden Gate es un puente de suspensión. Una forma altamente simplificada de construir un puente de suspensión es erigir dos torres en ambos extremos del océano y suspender un cable largo entre ellas. Este cable se puede aproximar a una parábola. Luego se conecta una plataforma de concreto con pilares, lo cual brinda soporte a los extremos de la plataforma. Al conectar los cables de suspensión entre el cable principal y la plataforma, el puente también se mantiene a lo largo de su longitud, evitando que la plataforma falle. Esta es la idea básica detrás del diseño de un puente de suspensión.

La elección del diseño de suspensión

Antes de explorar más sobre el Puente Golden Gate, debemos entender por qué los ingenieros eligieron un diseño de suspensión para este sitio. La distancia entre las dos costas del Golden Gate es de aproximadamente 2.7 kilómetros. Construir un puente de vigas convencional aquí bloquearía el paso de los barcos. Un puente de arco también proporcionaría pasos para los barcos, pero necesitaría ser extremadamente alto, lo cual sería bastante complejo de construir. Por eso, el ingeniero principal Joseph Strauss optó por un diseño de suspensión: un puente que pudiera superar todas estas limitaciones de manera eficiente.

El problema de la fuerza horizontal

Este diseño de suspensión tiene un problema evidente: si se construye el puente de esta manera, las torres se doblarán hacia adentro. El cable principal está sometido a una enorme carga de tensión, lo cual aplica fuerza en las torres. Esta fuerza crea una fuerza horizontal desequilibrada que actúa hacia adentro en la torre, lo cual explica por qué las torres se doblan. ¿Existe una solución para este problema? Sí, para cancelar esta fuerza horizontal necesitamos una fuerza igual en la dirección opuesta. La solución más sencilla es extender el cable principal y anclarlo al suelo mediante un sistema de anclaje.

Sin embargo, podemos optimizar los recursos financieros necesarios para construir este puente con una idea simple: acercar las torres. Al hacer esto, la longitud de la plataforma no soportada se reduce y, como resultado, la tensión en el cable se reduce. Esto obviamente llevará a un cable con una sección transversal menor. Ahora bien, el ancho de los cables principales es más alto que la mitad de la altura de un humano promedio.

Como atractivo turístico, se muestra una pieza de este impresionante cable cerca del Puente Golden Gate. Sin embargo, si se construye el puente con este diseño exacto, experimentará una muerte prematura debido a las conexiones, que son la parte más débil de cualquier sistema estructural.

Las conexiones

La conexión directa de las suspensiones de acero con la plataforma de concreto provocará la formación de grietas en la plataforma, ya que el concreto es frágil por naturaleza. Para resolver este problema, Joseph Strauss decidió conectar las suspensiones a una estructura de acero. La plataforma del puente se coloca sobre esta estructura. Strauss mantuvo el ancho de la carretera en 27 metros para tener en cuenta las demandas actuales y futuras del tráfico.

Ensamblar la estructura de esta manera no fue una tarea fácil debido a las condiciones nebulosas y ventosas del sitio. Para facilitar el proceso, los trabajadores prefabricaron cada componente de la estructura en barcos y los trajeron al sitio. El ensamblaje de los componentes se realizó utilizando una grúa, y sus conexiones se aseguraron con remaches.

Para garantizar la seguridad de los trabajadores, se instaló una red debajo de la plataforma del puente. A medida que avanzaba la construcción del puente, conectaban simultáneamente la estructura con el cable principal utilizando cables de suspensión. Además, para mantener una carga igual en el cable, los trabajadores tenían que ensamblar este sistema simultáneamente y de manera equitativa en dos direcciones para cada torre.

Construcción del camino de concreto

Después de la construcción de las estructuras de acero, los trabajadores pintaron el puente de un color naranja internacional especial. A continuación, veamos algunos detalles de la construcción del camino de concreto sobre esta sólida estructura. En primer lugar, los trabajadores colocaron un encofrado de madera para dar forma al camino.

Luego, adjuntaron barras de acero soldadas a las secciones de acero debajo de él y finalmente vertieron y compactaron el concreto utilizando un vibrador de agujas. Ahora nuestro puente parece perfecto, pero ¿está listo para soportar el movimiento de los vehículos? Aún no. Primero tenemos que abordar otro desafío importante de ingeniería: la expansión térmica.

Expansión térmica

El concreto y la estructura de acero asociada se expandirán o contraerán según las variaciones de la temperatura ambiental. Si hubiéramos construido este puente como una sola pieza durante un día caluroso y soleado, el puente se expandiría y causaría un tremendo estrés en la torre y en la carretera.

Eventualmente, el puente sufriría daños. Si has visitado el Puente Golden Gate, probablemente hayas notado las conexiones particulares en la carretera. Estas conexiones, llamadas juntas de dilatación, fueron la solución del Sr. Strauss para resolver el problema de la expansión térmica. Strauss dividió la plataforma en siete piezas separadas.

El puente tiene tres cunas, y las juntas de dilatación se instalan entre los espacios. Durante un aumento extremo de la temperatura, la longitud del camino aumenta y estas juntas se desplazan aproximadamente 1.22 metros.

La altura de la torre

Otro desafío de diseño que enfrentó el Sr. Strauss fue la altura de la torre. Hizo un experimento para comprender mejor este aspecto. Tenía dos diseños de puente con él: uno con una torre alta y alto pandeo y otro con una torre baja y pequeño pandeo. Es evidente que el diseño de la torre alta es el mejor para un puente de suspensión.

El diseño de la torre baja falló durante el experimento. La diferencia clave entre estos dos diseños es el ángulo del cable. En ambos casos, la carga que se debe transportar es la misma; la componente vertical de la tensión en el cable equilibra este peso.

Dado que el diseño de la torre baja tiene un ángulo bajo, el cable tiene que inducir más tensión para equilibrar el peso. Esto explica por qué la torre baja falló durante el experimento. La torre alta, obviamente, reduce la tensión en el cable, pero su construcción costaría mucho más. Por eso, el Sr. Strauss calculó la altura óptima de la torre en 746 pies, un promedio feliz entre estos dos escenarios.

Estructura del golden gate

El puente Golden Gate es una de las estructuras más emblemáticas y reconocibles de Estados Unidos. Ubicado en la ciudad de San Francisco, California, este puente colgante es famoso por su impresionante estructura y su distintivo color rojo. Con una longitud de casi 3 kilómetros, el Golden Gate se extiende sobre el estrecho de Golden Gate, conectando la ciudad de San Francisco con el condado de Marin.

La estructura del puente Golden Gate es una maravilla de la ingeniería. Su diseño se basa en una combinación de elementos suspendidos y de tensión, lo que le brinda la resistencia necesaria para soportar las fuertes corrientes de viento y las frecuentes sacudidas sísmicas de la zona. Los cables principales del puente, que están anclados en ambas orillas, sostienen la plataforma de acero sobre la cual transitan los vehículos. Estos cables están compuestos por miles de alambres individuales, lo que les permite soportar cargas extremadamente pesadas.

Otra característica destacada de la estructura del Golden Gate es su torre central. Esta torre, que se eleva a una altura de 227 metros, actúa como punto de apoyo para los cables principales y brinda estabilidad adicional al puente. Además, esta torre es una importante atracción turística, ya que ofrece una vista panorámica de la bahía de San Francisco y sus alrededores.

El puente Golden Gate también cuenta con una serie de elementos de seguridad que garantizan la integridad de la estructura. Estos incluyen sistemas de monitoreo de vibraciones, sensores de movimiento y sistemas de anclaje adicionales para resistir terremotos. Además, el puente está equipado con una red de seguridad debajo de la plataforma, que evita que las personas que caigan al agua resulten gravemente heridas.

Medidas del puente golden gate

El puente Golden Gate, ubicado en la ciudad de San Francisco, California, es uno de los íconos más reconocibles del mundo. Con una longitud de 2.737 metros, este majestuoso puente colgante es una maravilla de la ingeniería moderna.

Una de las medidas más impresionantes del puente Golden Gate es su altura. Con 227 metros desde el nivel del agua hasta la cima de las torres, el puente se alza imponente sobre la bahía de San Francisco y ofrece vistas panorámicas incomparables.

Otra medida destacada es el ancho del puente, que alcanza los 27 metros. Esta amplitud permite el paso de hasta diez carriles de circulación, así como una vía para bicicletas y peatones. Además, cuenta con dos aceras, una a cada lado del puente, que permiten a los visitantes disfrutar de la impresionante vista sin interferir con el tráfico vehicular.

El puente Golden Gate fue diseñado para soportar fuertes vientos y terremotos, por lo que su estructura es extremadamente resistente. La profundidad de sus pilares alcanza los 33 metros bajo el nivel del agua, lo que garantiza una base sólida y estable.

Además de su imponente tamaño, el puente Golden Gate también es reconocido por su llamativo color rojo anaranjado. Con el tiempo, este icónico color se ha convertido en una de las señas de identidad del puente y ha contribuido a su fama mundial.

Construcción del puente en un entorno hostil

Comencemos con la construcción de las torres. ¿Sabías que la construcción de la torre del lado sur fue más difícil que la del lado norte? Esto se debe a que la construcción de la torre del lado sur tuvo que superar el violento océano Pacífico. Para construir la cimentación de la torre, se necesitaba un lecho de piedra sólida llamado estrato duro. Para el lado sur, el estrato duro estaba a 15.24 metros por debajo del nivel del lecho marino y tenía un fondo empinado. Se necesitaba excavar esta profundidad y construir una cimentación de RCC para la torre del lado sur.

En primer lugar, se contrataron buzos profesionales para hacer explotar las bombas debajo del agua. Los buzos eliminaron los escombros de la explosión y crearon una mejor superficie. Luego se construyó una estructura de acero y madera sobre esta superficie. Los buzos hicieron un trabajo increíble aquí. A continuación, veamos la sección transversal de la estructura que construyeron. Luego, se vertió concreto para crear algo llamado muros defensivos.

Después, se bombeó todo el agua del interior. Ahora que el muro defensivo está listo ¿los trabajadores pueden ingresar y comenzar a excavar el estrato duro? Aquí está el problema: las corrientes oceánicas son tan peligrosas que el muro defensivo deberá soportar una enorme fuerza hacia adentro y puede colapsar. Este tipo de construcción es muy peligrosa.

El Sr. Strauss tuvo una idea ingeniosa. Inicialmente, colocaron los tubos de voladura, el eje de los trabajadores y el eje del material dentro de los muros defensivos. El truco consistía en construir una losa de hormigón armado gruesa para que los trabajadores pudieran trabajar debajo de ella. La forma en que los trabajadores llegaban a la cámara de trabajo era bastante interesante: a través del pozo de los trabajadores.

Continuamente perforaban las piedras y excavaban debajo de la losa de hormigón armado. Esta losa de hormigón armado sostenía los muros defensivos y protegía a los trabajadores debajo de ellos contra las corrientes mortales. Durante este proceso, permitieron que toda la estructura del muro defensivo se hundiera lentamente. Puedes ver su forma afilada como un cuchillo. Finalmente, alcanzaron el estrato duro rocoso.

Después de nivelar el estrato duro, construyeron una estructura de acero y una cimentación de RCC. La construcción de la cimentación completa es bastante fácil. Puedes ver cómo los muros defensivos protegen la cimentación principal de las olas mortales.

Ahora veamos la construcción de las enormes torres. Una vez que la cimentación estuvo lista, ensamblaron la placa base de acero sobre ella. Ahora viene la magia de estas celdas de acero huecas. Las ensamblaron y remacharon estas celdas como si estuvieran construyendo una torre con bloques de Lego. Puedes ver qué tan inteligentemente tuvieron que planificar las formas y los tamaños de estas celdas para lograr finalmente la forma prevista de la torre. El Sr. Strauss diseñó esta estructura celular única para que fuera económica y resistente. La construcción de la torre estaba completa.

A continuación, era hora de colocar los cables principales. Para esto, primero instalaron asientos de cables en lo alto de las torres. Es posible que pienses que el cable principal es un solo cable sólido, pero en realidad está compuesto de 27,000 cables más pequeños y tiene una longitud total de 129,000 kilómetros. Para comenzar a colocar estos cables, los trabajadores construyeron un puente de trabajo para sí mismos.

Primero colocaron un cable de soporte y los cables principales realizaron su viaje a través de ruedas giratorias. Además, estos cables más pequeños se pasaron sobre la torre a través del asiento de cable uno por uno y luego fueron sujetados por los trabajadores. Luego, los trabajadores presionaron los cables firmemente usando una prensa hidráulica y al mismo tiempo los enroscaron juntos con alambre de acero galvanizado.

Es por eso que el cable principal parece un solo tubo grande. Estos cables están anclados al lecho rocoso con placas de acero. Después de colocar los cables principales, se adjuntaron los cables de suspensión. Solo quedaba construir la estructura de la plataforma y verter concreto para el camino. Ya conoces cómo lo hicieron. En el 50 aniversario del puente Golden Gate ocurrió un incidente extraño cuando más de 300,000 personas se reunieron en el puente al mismo tiempo.

Probablemente puedas predecir qué sucederá si se sobrecarga un puente de suspensión. Sobrecargar un puente de suspensión puede hacer que se incline y que las torres principales se doblen hacia adentro. Esto es exactamente lo que sucedió ese día: el camino se inclinó casi dos metros, incluso con esta carga extrema. El increíble puente de suspensión de Joseph Strauss resistió. Solo podemos admirar las tecnologías que desarrollaron hace 89 años en el diseño y construcción del Puente Golden Gate. Este proyecto exitoso marcó un salto en la ingeniería civil

Conclusion

La construcción del Puente Golden Gate fue un logro impresionante de la ingeniería civil. A pesar de los desafíos del entorno hostil y las limitaciones de diseño, el puente ha resistido el paso del tiempo y se ha convertido en un hito icónico. Su diseño de suspensión ha demostrado ser eficiente y ha superado las limitaciones de otros diseños de puentes. Hoy en día, el Puente Golden Gate sigue siendo una maravilla arquitectónica y un testimonio del ingenio humano.

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Autor

  • Manuel Mascus

    Soy un ingeniero y periodista con una amplia experiencia en ambos campos, y aquí, en mi sitio web, encontrarás una variedad de artículos y análisis rigurosos que buscan fomentar la comprensión y el entusiasmo por estas disciplinas.

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