Fuerzas de la naturaleza

El peso vivo y el peso muerto son esencialmente cargas verticales, mientras que las fuerzas de la naturaleza pueden ser verticales u horizontales. El viento provoca dos cargas importantes, una llamada estática y otra dinámica. La carga estática del viento es la presión horizontal que trata de empujar un puente hacia los lados. La carga dinámica del viento da lugar a un movimiento vertical, creando oscilaciones en cualquier dirección. Al igual que la rotura de una cuerda de violín demasiado usada, las oscilaciones son vibraciones que pueden hacer que un puente falle. Si un tablero es delgado y no tiene la forma y el soporte adecuados, puede experimentar peligrosos movimientos verticales o de torsión (giro).

Junta de dilatación

Una junta de dilatación en un puente de vigas de chapa de acero.

Con permiso de Matt Wade (CC-BY-SA-3.0)

La expansión y contracción de los materiales del puente por el calor y el frío se han minimizado mediante el uso de juntas de dilatación en el tablero junto con cojinetes en los estribos y en la parte superior de las pilas. Los apoyos permiten que el puente reaccione a las variaciones de temperatura sin causar tensiones perjudiciales al material. En los arcos, los ingenieros a veces diseñan bisagras para reducir las tensiones causadas por el movimiento de la temperatura.

Los puentes modernos también deben resistir catástrofes naturales como ciclones tropicales y terremotos. En general, las estructuras que soportan mejor los terremotos son las que tienen un peso muerto lo más ligero posible, porque las fuerzas horizontales que surgen de las aceleraciones del suelo son proporcionales al peso de la estructura. (Este fenómeno se explica por la ley fundamental newtoniana de que la fuerza es igual a la masa por la aceleración). En el caso de los ciclones, generalmente es mejor que el puente esté diseñado aerodinámicamente para tener poco material sólido de cara a los vientos, de modo que éstos puedan pasar a través o alrededor del puente sin establecer oscilaciones peligrosas.

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