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El gran puente de Arenas

La silueta del puente del Tercer Milenio se alza limpia sobre el Ebro. La belleza de su monumental arco descansa en la impecable estructura diseñada por el ingeniero oscense Juan José Arenas, que acaba de fallecer. Por sus dimensiones y por el material utilizado, hormigón blanco, es récord mundial en la categoría de puentes suspendidos. La transmisión de las cargas se resuelve con una armonía que esconde la complejidad de una obra referente arquitectónico en la ciudad de Zaragoza y también en el mundo. Este reportaje fue publicado en Tercer Milenio el 20 de mayo de 2008.

Luis Gracia Villa y José Cegoñino Banzo Actualizada 09/11/2017 a las 21:07
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El puente del Tercer Milenio, el día de su apertura al tráfico, en 2008Oliver Duch

Sin tocar el agua, el puente del Tercer Milenio de Zaragoza lleva de un lado al otro del Ebro, en un alarde técnico de primera línea. Su autor, el ingeniero oscense Juan José Arenas, interpreta este hecho como un acto de respeto hacia el río, que se salva de orilla a orilla, sin 'pisarlo' con pilas o apoyos.

La singularidad de este puente , que hace de él un récord mundial en la tipología de puente suspendido, es el material con el que está construido su arco: hormigón blanco. No existe en el mundo un puente de arco suspendido construido en hormigón con un tablero de tales dimensiones: una longitud de vano principal (luz, en terminología técnica) superior a 216 metros y una anchura de 48 metros. Su airosa estética es fruto de una estructura extraordinaria.

El puente del Tercer Milenio combina el mecanismo de suspensión mediante cables de acero con el atirantamiento del arco por medio de un tablero postensado (el hormigón se comprime por medio de cables interiores que se van tensando, con gatos hidráulicos, una vez ejecutado el puente y antes de que entre en carga). El diseño de este puente es una evolución de la tipología del puente de la Barqueta de Sevilla, también obra de Arenas, pero con dimensiones claramente superiores, de 216 x 48 metros frente a 168 x 30 metros en el caso andaluz, y con un material diferente: el hormigón blanco frente al acero.

Los 216 metros entre pilas (o apoyos) se amplían hasta una distancia de 270 metros con dos vanos a cada lado de ellas. El puente se ha construido centrado en el río y perpendicular a su eje. El arco, con un radio de 180 metros y una flecha (altura desde el tablero) de 36 metros, termina en sendos pórticos de forma triangular que, con la traviesa horizontal, dibujan una especie de A mayúscula. El tablero, aunque aparentemente plano, también es curvo, con una pendiente en arranque de 2,70% y una pendiente media de 1,35%. El puente está diseñado con unas cotas y una capacidad de desagüe capaces de soportar una riada de carácter extraordinario, esperable en términos estadísticos en un periodo de tiempo de 500 años.

Hormigón de alta resistencia

El uso del hormigón mejora la respuesta de la estructura frente a las vibraciones producidas por el tráfico y el viento (importantes en un puente de esta luz) y consiguiendo un ahorro económico considerable frente a la solución en acero. El hormigón de alta resistencia permite reducir el volumen y, por tanto, el peso del puente . Su color blanco añade mayor calidad estética y durabilidad con el paso del tiempo. Además, el hormigón confiere una continuidad de material que evita las uniones y costuras, componiendo una gran estructura monolítica sobre el río Ebro. En palabras de Arenas: "Algo tiene que ver mi preferencia por el hormigón con los paisajes áridos y terrosos de la depresión del Ebro".

En Zaragoza, el cauce del río está compuesto por mantos de gravas y arcillas que descansan sobre roca de yeso. Aunque la carga vertical se puede transmitir a la roca de yeso mediante pilotes de hormigón de gran profundidad, no existe forma de que ese suelo soporte la carga horizontal que transmite el puente. La tipología de arco atirantado es la más adecuada en este caso. Como consecuencia de las acciones de las cargas gravitatorias, el arco tiende a abrirse y es el tablero, trabajando a tracción, el que lo impide. El arco atirantado necesita unos apoyos que, por una parte, soporten la carga vertical y, por otra, permitan una cierta movilidad en sentido longitudinal, pues también han de sufrir fuerzas horizontales, como las debidas al frenado de los vehículos, que, aunque de cuantía muy inferior a las verticales, también existen.

Desde la parte superior del arco, el tablero cuelga de 64 péndolas o cables de acero de 100 mm de diámetro Estas péndolas se disponen en parejas (partiendo del mismo punto del arco, cada una sujeta un lado del tablero). Con esas mallas trianguladas, junto con el arco y el tablero, se consigue componer una caja muy rígida a torsión. En conjunto, este entramado de cables constituye una especie de envoltura del puente .

El autor

Juan José Arenas (Huesca, 1940-2017) considera el del Tercer Milenio "el gran puente" de su vida. Estudió Ingeniería de Caminos en Madrid y es catedrático de Puentes en la Universidad de Cantabria, pues se asentó en Santander en 1976. Para él, los puentes están llenos de valor simbólico "por lo que tienen de enlace, de comunicación entre los habitantes de un lado del río con los de la otra margen", explicó hace poco en el acto en el que se le nombró hijo predilecto de Huesca. Son obra suya el puente sevillano de la Barqueta, el levadizo de Barcelona y los viaductos de la Arena, en Vizcaya, y de la Regenta, en Asturias.

Por qué no se cae

El gran puente de Arenas

La carga del tablero del puente del Tercer Milenio (flechas amarillas) hace que las dos líneas de cables exteriores o péndolas de suspensión se estiren al máximo. Esta tracción de los cables sujeta el tablero y tira del arco (flechas naranjas), lo que a su vez, provoca una compresión en el arco, que transmite su carga hacia los apoyos (flechas azules). Esta compresión se bifurca al llegar al vértice de la A (punto de transición), orientándose hacia las lajas de apoyo. Esto genera una tracción en sentido transversal que hay que contrarrestar para que las patas de la A no se abran. Esa es la función de la traviesa de la A, que se tracciona (flechas verdes). Finalmente, al llegar a la laja de amarre, el flujo de compresiones se descompone en: una tracción longitudinal sobre las vigas de borde del tablero que se compensa con el postensado (flechas violetas), logrando que las vigas de borde del tablero atiranten el arco, y una compresión vertical que se transmite a las pilas de apoyo a través de los cuatro capiteles octogonales. La cimentación soporta la carga de toda la estructura (flechas rojas).

Radiografía al tablero

El gran puente de Arenas

La sección transversal del tablero está compuesta por sendos nervios de borde de sección cerrada enlazados transversalmente cada 6 metros por vigas diafragma repetidas. Este tablero alberga una mediana de 2 metros de anchura, dos calzadas de tres carriles y 10 metros de anchura cada una, y sendas pistas para ciclistas en el exterior de cada calzada, de 3,30 metros de anchura. En el exterior de cada nervio, se conectan los voladizos que soportan los paseos laterales. Estos paseos, de 5 metros de anchura, están acristalados para proteger a los peatones frente al viento y la lluvia; su suelo se sitúa por debajo de la calzada como aislamiento y protección frente al ruido del tráfico. El tablero completo está constituido por 12 dovelas.

Un puente bien apoyado

El gran puente de Arenas

Los apoyos o pilas se sitúan bajo el extremo inferior de los pies inclinados en forma de A en que acaba el arco y reciben toda la componente vertical de la fuerza transmitida por él. Los apoyos internos sirven para impedir el movimiento vertical del alma interior del nervio de borde del tablero. La distancia entre ejes verticales de apoyo es de 48 metros, necesaria para garantizar el gálibo mínimo en las entradas del puente , lo que obliga a disponer sendas lajas de conexión entre los capiteles de apoyo y los nervios de borde del tablero. Cada apoyo del puente soporta una carga vertical de 11.000 toneladas, por lo que estos apoyos descansan sobre una cimentación formada por un gran encepado de 10 pilotes de gran diámetro y profundidades superiores a 50 metros.

Reparto de fuerzas

La sección del arco tiene forma hexagonal apaisada, lo que le confiere una gran rigidez en sentido transversal, necesaria para soportar la carga transversal debida al viento, a la vez que una gran estabilidad. En el arco, el punto crítico es el nudo de bifurcación, que supone la conexión con los pies inclinados en forma de A. En este punto, el flujo de compresión que se transmite a través del arco se reparte entre los dos pies que hay en cada orilla, como ocurre con el flujo del agua en un canal. La idea de la capacidad resistente necesaria en el nudo se comprende observando la disposición de las armaduras en fase de ejecución.

Conjunción de arte y técnica

El arco es el elemento constructivo 'lineal' de forma curvada que salva el espacio entre dos pilares, muros o estribos. Si la columna es arquitectura pura, el arco es ingeniería o, dicho de otra forma, si la columna es arte, el arco es técnica. Un proverbio árabe nos recuerda: "Ese arco que nunca duerme", pues va siempre unido a la idea de esfuerzo por resistir, de salto por dominar la distancia.

El arco es una pieza curva que, resistiendo solo o principalmente a compresión, transmite su peso propio, y las cargas que sobre él actúan, a dos apoyos distanciados. Para soportar estos empujes, el arco requiere siempre una buena cimentación, pilares o muros. Con la aparición de materiales capaces de soportar grandes tracciones (como el acero), surge la técnica del atirantamiento. Con ella, se sustituye la rigidez de los apoyos por los tirantes, que absorben los empujes que el arco transmite.

Independientemente de que el arco sea o no atirantado, también es preciso realizar la transmisión al arco de las cargas a soportar. Para ello, existen dos alternativas: la primera, disponer la carga por el trasdós del arco, transmitida a este bien mediante elementos verticales trabajando a compresión, como ocurre en el Viaducto de Teruel, o bien mediante apoyo directo sobre el arco, como en el puente de Santiago de Zaragoza; la segunda es la denominada técnica de suspensión, consistente en disponer la carga a nivel de la línea que une los apoyos del arco, 'colgando' la misma del arco mediante tirantes o péndolas que trabajan a tracción, como en el puente de la Barqueta o en el del Tercer Milenio .

En la suspensión clásica, las cargas se cuelgan de los cables parabólicos principales mediante unos cables secundarios rectos y se transmiten hasta las torres principales de apoyo a través de los mismos. Cuando las cargas llegan a las torres, una parte se desvía verticalmente por las mismas hacia su cimentación y otra parte continúa su transmisión por los cables principales hasta los extremos, como en el Golden Gate.

En los puentes atirantados, las cargas se transmiten a través de cables inclinados hasta alcanzar la torre de apoyo, donde pueden quedar interrumpidos, transmitiendo toda la carga a la torre, como en el puente del Alamillo, o bien continuar hasta los anclajes, generando un mecanismo de compensación que permite reducir la flexión de la torre, haciendo que esta trabaje prácticamente a compresión, como en la pasarela del Voluntariado de Zaragoza.

Puentes de récord (en 2008)
  • El Vano más largo Akashi Kaikyo es el puente colgante que une las principales islas japonesas de Honshu y Shikoku. Es el más largo del mundo en su género, con un vano central de 1.991 m de longitud, soportado por dos cables que son considerados los más resistentes y pesados del mundo.
  • El puente más largo El de la bahía de Hangzhou es un puente de vano central atirantado que atraviesa la bahía homónima en la costa este de la República Popular China. Une Shanghai con la ciudad de Ningbo, en la provincia de Zhejiang. Su construcción, en hormigón armado y acero, se inició el 8 de junio de 2003 y se inauguró el pasado día 1 de mayo. El puente tiene una longitud de 35,6 kilómetros, con 6 carriles en ambas direcciones.
  • El puente con el tablero a mayor altura Viaducto de Millau, situado en Aveyron (Francia), es el puente más alto del mundo. La estructura alcanza una altura máxima de 343 metros sobre el río Tarn y una longitud de 2.460 metros entre el Causse du Larzac y el Causse Rouge. Está constituido por ocho tramos de tablero de acero, que se apoyan sobre siete pilotes de hormigón armado. Posee dos carriles de tránsito en cada dirección.

Luis Gracia Villa y José Cegoñino Banzo pertenecen al Área de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras del Centro Politécnico Superior de la Universidad de Zaragoza





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