El Puente Golden Gate | Haciendo Ingeniería en su Máximo Esplendo
Summary
TLDREste video explora la ingeniería detrás del icónico puente Golden Gate, diseñado por Joseph Strauss. Se analiza el funcionamiento de los puentes colgantes, explicando cómo las torres, cables principales y de suspensión sostienen la estructura. También se destacan los retos que enfrentaron los ingenieros, como la profundidad del agua y las corrientes marinas, y las soluciones innovadoras, como las conexiones de expansión térmica. Además, se cubren las fases de construcción, desde los cimientos hasta el ensamblaje de la carretera, y cómo el puente soporta grandes cargas, convirtiéndose en un hito de la ingeniería civil.
Takeaways
- 🌉 El puente Golden Gate es un puente colgante sostenido por cables que juegan un papel esencial en su estabilidad.
- 🔧 Si no existieran los cables de suspensión, el puente colapsaría debido a la falta de soporte a lo largo de su longitud.
- 🚢 Un diseño de vigas o de arco no era viable en el lugar debido a la profundidad del agua y la necesidad de dejar espacio para el paso de barcos.
- ⚖️ El diseño en suspensión permite un equilibrio eficaz de las fuerzas, asegurando que el puente no se derrumbe bajo la carga de los vehículos.
- ⚓ Las torres del puente están sometidas a grandes fuerzas de tracción que se contrarrestan anclando los cables principales al suelo.
- 🔗 Las conexiones de acero fueron clave para evitar que las uniones con el concreto causaran grietas, ya que el concreto es frágil por naturaleza.
- 🌡️ El puente Golden Gate está equipado con articulaciones de expansión para gestionar las variaciones de temperatura y evitar daños en la estructura.
- 🚧 La construcción de la torre sur fue más complicada que la del norte debido a la profundidad del lecho marino y las fuertes corrientes del océano Pacífico.
- 🪢 El cable principal del puente está compuesto por miles de pequeños hilos de acero, que juntos suman 129,000 kilómetros de cable.
- 🛠️ Durante el 50 aniversario del puente, una sobrecarga hizo que la cubierta se hundiera casi dos metros, pero el puente resistió sin colapsar.
Q & A
¿Qué sucedería con el puente Golden Gate si su sistema de cables no estuviera presente?
-Sin el sistema de cables, el puente colapsaría, ya que estos cables son esenciales para soportar la estructura suspendida y distribuir el peso de la carretera.
¿Por qué se eligió un diseño de puente colgante para el Golden Gate en lugar de un puente de vigas o de arco?
-El diseño colgante fue elegido porque permite un paso libre para los barcos debajo del puente, y es más económico y factible construir sobre las profundas aguas del estrecho en comparación con un diseño de vigas o arco, que habría sido más costoso y complicado.
¿Cómo se resuelve el problema de las torres doblándose hacia adentro debido a la tensión en el cable principal?
-Se extiende el cable principal más allá de las torres y se ancla al suelo mediante un sistema de anclaje, lo que anula la fuerza horizontal que podría doblar las torres.
¿Por qué las conexiones entre los suspensores y la estructura de acero son cruciales para la integridad del puente?
-Porque las conexiones de acero a acero son mucho más fuertes y duraderas que las conexiones de acero a concreto, que podrían causar grietas en el concreto debido a su naturaleza frágil.
¿Cómo afecta la expansión térmica al puente y cómo se resolvió este problema?
-La expansión térmica del acero y el concreto provoca tensiones en la estructura debido a los cambios de temperatura. Para solucionar esto, se utilizaron articulaciones de expansión de dedos que permiten que la carretera se expanda o contraiga sin causar daños.
¿Por qué es más fuerte una torre alta en un puente colgante en comparación con una torre baja?
-Una torre alta reduce la tensión en el cable principal, ya que el ángulo del cable es mayor, lo que permite equilibrar el peso de manera más eficiente, mientras que una torre baja induce más tensión en el cable y puede fallar.
¿Cuál fue el desafío principal al construir los cimientos de la torre sur del puente?
-El desafío principal fue que el estrato duro donde debían colocarse los cimientos estaba a 15 metros por debajo del lecho marino, en un suelo empinado y con fuertes corrientes marinas, lo que requería métodos de construcción complejos y riesgosos.
¿Cómo se construyeron las torres del puente Golden Gate?
-Las torres se construyeron ensamblando celdas de acero huecas prefabricadas, que fueron remachadas entre sí para formar la estructura final. Este diseño permitía una construcción económica y fuerte.
¿Cómo se colocaron los cables principales del puente Golden Gate?
-Los cables principales se construyeron a partir de 27,000 hilos de acero que se pasaron uno por uno sobre las torres, utilizando ruedas giratorias. Luego, los cables se compactaron con una prensa hidráulica y se enrollaron con alambre de acero galvanizado para darles su forma final.
¿Qué ocurrió durante el 50 aniversario del puente cuando se sobrecargó con personas?
-El puente se hundió casi dos metros debido al peso de más de 300,000 personas. Aunque el puente se sobrecargó, su diseño en suspensión le permitió soportar la carga extrema sin colapsar.
Outlines
🌉 Introducción al Puente Golden Gate
Este párrafo presenta el Puente Golden Gate y destaca su importancia como obra de ingeniería. Describe cómo el puente depende de un sistema de cables en suspensión y qué sucedería si este sistema fallara. El texto invita a explorar el proceso de construcción con Joseph Strauss, el ingeniero jefe del proyecto, y explica brevemente la razón por la cual se optó por un diseño de suspensión en lugar de otros métodos de construcción.
🔧 Diseño y Ensamblaje del Puente
Aquí se explica en detalle el proceso de diseño del Puente Golden Gate. Se mencionan los problemas estructurales potenciales, como la tendencia de las torres a inclinarse hacia adentro debido a las fuerzas horizontales no balanceadas, y se describe cómo la extensión del cable principal y el uso de anclajes ayudan a equilibrar la estructura. Se explica cómo Joseph Strauss resolvió el problema de las grietas en el concreto al conectar los cables de suspensión a una estructura de acero, y cómo se optimizó el puente para soportar el tráfico presente y futuro.
🛠️ Construcción del Puente y Desafíos
El párrafo describe el arduo proceso de construcción, incluyendo el montaje de cada pieza prefabricada y los métodos utilizados para unirlas de manera segura. Se explica cómo se utilizó una red para proteger a los trabajadores y cómo se conectaron los cables de suspensión simultáneamente en ambas direcciones para mantener la estabilidad. Además, se resalta la complejidad de la expansión térmica del puente y la solución implementada: las articulaciones de expansión de dedos, que permiten que la carretera se adapte a los cambios de temperatura.
⚙️ Retos de Construcción de la Torre Sur
Este párrafo se centra en los desafíos específicos de la construcción de la Torre Sur del puente, que fue más complicada debido a las violentas corrientes del océano Pacífico. Se explica cómo los buzos usaron explosivos para limpiar el lecho marino y construir los cimientos. La estructura de defensa, con su forma en cuchillo, fue esencial para proteger los cimientos durante la construcción. Se describe cómo la construcción de la torre se llevó a cabo en condiciones peligrosas, pero con gran precisión y planificación.
🪢 Montaje de los Cables y Seguridad Estructural
Se detalla el proceso de tendido de los cables principales, que se realizó cable por cable, utilizando una pasarela provisional. Se menciona cómo se fabricaron los cables principales con 27,000 hilos de acero y cómo se anclaron en la roca del lecho marino. El diseño de Strauss garantizó la máxima resistencia y flexibilidad, asegurando que cada parte del puente funcionara como una unidad sólida y eficiente. Se discuten también los incidentes ocurridos en el 50 aniversario, donde el puente soportó una carga extrema sin sufrir daños significativos.
Mindmap
Keywords
💡Puente en suspensión
💡Joseph Strauss
💡Cable principal
💡Torres
💡Sistema de anclaje
💡Expansión térmica
💡Articulaciones de expansión de dedos
💡Cables de suspensión
💡Cimentación
💡Pintura naranja internacional
Highlights
El puente Golden Gate es un puente en suspensión que utiliza un sistema de cables que sería catastrófico si no estuviera presente.
Joseph Strauss fue el ingeniero jefe de diseño del puente Golden Gate, quien eligió un diseño en suspensión para superar los retos de la construcción sobre el océano Pacífico.
La distancia entre las costas del Golden Gate es de 2,7 kilómetros, lo que hace inviable un diseño convencional de vigas o de arco.
El diseño de un puente en suspensión soluciona el problema de las fuerzas horizontales que doblarían las torres al anclar los cables principales al suelo mediante un sistema de anclaje.
Strauss optimizó los recursos financieros acercando las torres entre sí para reducir la tensión en los cables y la necesidad de cables con mayor área de sección transversal.
Los suspensores de acero se conectaron a una estructura de acero en lugar de directamente al concreto, ya que el concreto es frágil, lo que previno la formación de grietas.
Los trabajadores prefabricaron los miembros de la armadura y los llevaron al sitio en barcos, lo que facilitó el ensamblaje en condiciones difíciles de niebla y viento.
Strauss diseñó una solución para la expansión térmica del puente mediante las articulaciones de expansión de dedos, que permiten que el puente se expanda o contraiga sin dañar la estructura.
El puente Golden Gate contiene articulaciones de expansión cada 50 pies debido a la ligera expansión diferencial entre el acero y el concreto.
Strauss calculó que la altura óptima de las torres debía ser de 746 pies para equilibrar el costo y la resistencia del puente.
La construcción de la torre sur fue particularmente desafiante debido a las corrientes del océano Pacífico y la necesidad de construir los cimientos sobre un estrato rocoso profundo.
Los buzos jugaron un papel crucial en la construcción del puente, preparando los cimientos bajo el agua y limpiando los escombros de las explosiones.
El cable principal del puente Golden Gate está compuesto por 27,000 hilos pequeños que suman una longitud total de 129,000 kilómetros de cable de acero.
El puente fue sobrecargado durante su 50 aniversario cuando más de 300,000 personas se reunieron en él, causando un hundimiento de casi dos metros.
A pesar de la sobrecarga, el puente Golden Gate demostró ser una hazaña impresionante de la ingeniería civil, manteniéndose firme incluso bajo condiciones extremas.
Transcripts
al observar el puente Golden Gate
flotando sobre el océano Pacífico tus
ojos pueden fijarse en su hermoso
sistema de cables en suspensión
qué le ocurriría al puente si este
sistema de cables no estuviese allí
en pocas palabras sería una catástrofe
desafiamos las corrientes mortales del
océano Pacífico y construyamos el puente
Golden Gate con su ingeniero jefe de
diseño Joseph strauss
también vamos a explorar las fascinantes
hazañas detrás de la ingeniería que ha
logrado el puente Golden Gate
acompáñanos
el puente Golden Gate es un puente en
suspensión un puente en suspensión muy
simplificado puede construirse de la
siguiente forma
levanta dos Torres en los dos extremos
del océano y suspende un largo cable
entre las torres
este cable puede aproximarse como una
parábola ahora fijemos una cubierta de
carretera de concreto con pilares esto
claramente aporta un soporte al extremo
de la cubierta de la carretera
cuando conectamos los cables de
suspensión entre el cable principal y la
cubierta de la carretera el puente
también se apoya a lo largo de su
longitud por lo que la superficie de la
carretera no fallará como vimos
anteriormente
Este es el diseño básico del puente en
suspensión antes de explorar más sobre
el puente Golden Gate e intentamos
primero porque los ingenieros eligieron
Un diseño en suspensión para este lugar
la distancia entre las dos costas del
Golden Gate es nada menos que 2,7
kilómetros
construyamos un puente de vigas
convencional aquí
se puede ver que la cubierta se apoye en
varios pilares
la presencia de estos Pilares bloquea el
movimiento de los barcos por debajo como
puedes imaginar construirlos a 300 pies
de profundidad en el agua sería
extremadamente costoso por lo tanto el
diseño de las vigas no tiene sentido en
este caso ahora consideremos un puente
de arco Esto sí proporcionaría caminos
de paso para los barcos sin embargo para
mantener la forma de arco el puente
tendría que ser extremadamente alto
semejante estructura sería bastante
compleja de construir es por esto que yo
soy bestrauss optó por un diseño de
suspensión un puente que podía suspender
todos los inconvenientes que hemos
comentado de una forma muy eficaz ahora
entremos en detalles del diseño del
puente en suspensión
este diseño tiene un evidente problema
si construyes el puente de esta manera
las torres se doblarán hacia adentro
Como se muestra
el cable principal está bajo una enorme
carga de tracción esto aplica una fuerza
en la torre
cuando solucionas esta fuerza puedes ver
que hay una fuerza horizontal
desequilibrada que actúa hacia dentro de
la Torre que explica Por qué las torres
se doblan
puedes encontrar una solución para este
problema para anular esta fuerza
horizontal necesitamos que la misma
fuerza actúe en la dirección opuesta la
solución directa es extender el cable
principal y anclarlo hacia el suelo
mediante un sistema de anclaje
sin embargo podemos optimizar los
recursos financieros necesarios para
construir este puente con una simple
idea
todo lo que debemos hacer es acercar las
torres entre sí
ahora la longitud de la cubierta del
puente sin soporte se reduce debido a
esta la tensión en el cable será
reducido
esto por supuesto va a causar que el
cable tenga una menor área de sección
transversal la anchura de los cables
principales es más de la mitad de la
altura del ser humano medio como
atracción turística un pedazo de este
impresionante cable principal se muestra
cerca del puente Golden Gate
sin embargo si construyeras el puente
con este diseño Exacto este
experimentaría una muerte prematura
puedes adivinar Por qué sería este el
caso
las conexiones son la parte más débil de
cualquier sistema estructural
la conexión directa de los suspensores
de acero con la cubierta de concreto
provocará la formación de grietas en la
cubierta ya que el concreto es frágil
por naturaleza
veamos como estragos se resolvió este
problema
strauss decidió conectar los suspensores
a una estructura de acero la conexión de
acero a cero es siempre fuerte los
detalles de la conexión entre los
suspensores y la estructura de acero son
mostrados aquí
la cubierta de la carretera se coloca
sobre esta estructura
strauss mantuvo la anchura de la
carretera en 27 metros para tener en
cuenta las demandas del tráfico actuales
y futuras
el ensamblaje de esta estructura no fue
nada fácil debido a las condiciones de
niebla y viento en el lugar de la obra
para facilitar el proceso los
trabajadores prefabricaron cada uno de
los miembros de la armadura y los
llevaron a la obra en barcos el
ensamblaje individual de los miembros se
realizó con una torre de perforación y
sus conexiones se aseguraron con
remaches para garantizar la seguridad de
los trabajadores se instaló una red bajo
la cubierta del puente a medida que
avanzaba la construcción del puente se
conectaba simultáneamente la estructura
con el cable principal mediante cables
de suspensión
además para mantener la igualdad de
carga en el cable los trabajadores
tuvieron que montar este sistema
simultáneamente Y por igual en dos
direcciones para cada torre de este modo
el Golden Gate se convirtió en un puente
si utilizaron 250 pares de cables
verticales que colgaron toda la cubierta
del puente al cable principal luego de
la construcción de las estructuras de
acero los trabajadores pintaron el
puente de un color naranja internacional
especial
para continuar examinemos algunos
detalles en la construcción de
carreteras de concreto sobre esta
estructura sólida
los trabajadores colocaron primero el
encofrado de madera
fijaron las barras de acero la soldaron
a las secciones de acero que había
debajo
y después vertieron y compactaron el
concreto con un vibrador de aguja
ya nuestro puente parece perfecto pero
está listo para soportar el movimiento
de vehículos a uno primero debemos
afrontar otro gran reto de ingeniería
la expansión térmica
el concreto y la estructura de acero
asociada se expandirán o contraerán de
acuerdo a 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 provocaría una enorme
tensión en la torre y en la carretera
eventualmente el puente experimentaría
daños
Si alguna vez has visto el puente Golden
Gate Te habrás dado cuenta de unas
conexiones peculiares en la carretera
estas conexiones llamadas articulación
de expansión de los dedos fueron la
solución de strauss para resolver el
problema del expansión térmica
strauss dividió el tablero en siete
piezas separadas
puedes ver que este puente tiene tres
cunetas las articulaciones de expansión
de dedos se instalan entre los espacios
durante un aumento extremo de
temperatura la longitud de la cubierta
aumenta y estas articulaciones se mueven
casi un metro
qué solución tan elegante para un
problema serio sin embargo aún queda un
pequeño problema por resolver la
expansión térmica del acero es
ligeramente mayor a la del concreto
esta expansión diferencial puede causar
problemas a la cubierta de concreto que
está compuesta por una mezcla de
concreto y barras de acero pero este
problema de expansión es insignificante
cuando la longitud es pequeña por eso el
Golden Gate contiene pequeñas
articulaciones de expansión cada 50 pies
otro gran reto de diseño el que se
enfrentó strauss fue la altura de la
Torre
hagamos un experimento para lograr un
mejor entendimiento
tengo dos diseños de puentes conmigo una
alta Torre como diseño que tiene un gran
hundimiento
el siguiente una torre corta como diseño
obvio poco hundimiento
La pregunta es qué puente da más fuerza
a un puente en suspensión
vamos a probar el primer diseño usando
una cubierta de carretera una cubierta
muy pesada
cuando se fija la cubierta de carretera
este diseño se
mantiene fuerte este diseño es seguro
ahora al colocar el mismo peso en el
siguiente diseño una torre corta
este puente tuvo un fallo repentino ni
pude reaccionar a eso así de breve hemos
probado experimentalmente que el diseño
de torrealte es el mejor para un puente
en suspensión es más fuerte la pregunta
es por qué para obtener la respuesta a
esto invitemos al ingeniero jefe de todo
este proyecto josep straus al video la
principal diferencia entre estos dos
diseños es el ángulo del cable en ambos
la carga a soportar es la misma la
componente vertical de la tensión del
cable equilibra este peso ya que el
diseño de la Torre pequeña tiene un
ángulo bajo para balancear el peso el
cable debe inducir más tensión
es por esto que la torre corta falla
durante el experimento la torre alta por
supuesto va a reducir la tensión del
cable pero su construcción costaría
mucho más
precisamente por eso
straus calculó la altura óptima de la
Torre en 746 pies un promedio feliz
entre estos dos escenarios ahora
entremos en la parte más emocionante de
este vídeo la construcción del puente
Golden Gate en un entorno hostil
primero empecemos con la construcción de
la Torre sabías que la construcción de
la Torre Sur fue más difícil que la
torre Norte esto ocurre porque la
construcción de la Torre Sur tuvo que
superar el violento océano Pacífico
los cimientos de una torre deben ser
construidos sobre un lecho de roca
fuerte llamado estrato duro en el caso
del lado Sura el estrato duro estaba a
15 metros por debajo del nivel del lecho
marino y tenía un suelo empinado hay que
excavar a esta profundidad y construir
unos cimientos de concreto armado para
la torre Sur
para hacer esto primero se contrató
abusos profesionales Para que hicieran
estallar bombas bajo el agua los buzos
Se limpiaron los escombros de la
explosión e hicieron una mejor
superficie
ahora es hora de construir un marco de
acero y madera en esta superficie los
buzos por supuesto hicieron un trabajo
increíble aquí
ahora veamos la sección transversal de
la estructura que construyeron luego se
vertió el concreto para crear algo
llamado muros de defensa después de esto
toda el agua interna fue bombeada
ahora que el muro de defensa está listo
pudiesen los trabajadores entrar y
empezar a excavar los estratos duros
he Aquí el problema las corrientes
marinas son tan desagradables que el
muro de defensa tendrá que soportar una
enorme fuerza hacia adentro y puede
derrumbarse este tipo de construcción es
altamente insegura
strauss Tuvo una ingeniosa idea
inicialmente se colocaron los tubos de
chorro el pozo de trabajadores y el pozo
de material dentro de los muros de
defensa el truco era construir una losa
gruesa de concreto armado para que los
trabajadores pudieran trabajar debajo de
ella
la forma en que los trabajadores
llegaban a la cámara de los trabajadores
era bastante interesante A través del
pozo de los trabajadores ellos
perforaban continuamente las rocas y
excavaban por debajo de la losa de
concreto armado esta losa de rcc
soportaba los muros de defensa y
protegía a los trabajadores que estaban
debajo contra las corrientes mortales
Durante este proceso toda la estructura
de los muros de defensa se dejó hundir
lentamente
puedes ver su forma de cuchillo
eventualmente llegaron el estrato duro
rocoso
después de nivelar el estrato duro
hicieron una estructura de acero allí y
construyeron unos cimientos de concreto
armado la construcción de los cimientos
completos es ahora bastante fácil se
puede ver como los muros de defensa
protegen los cimientos principales de
las olas mortales
ahora es hora de ver la construcción de
las gigantescas torres
una vez que el cimiento estaba listo fue
agregada a la placa base de acero sobre
este ahora viene la magia de estas
celdas de acero huecas
ensamblaron y remacharon estas celdas
como Si estuvieran construyendo una
torre con Legos puedes ver el Ingenio
con que se planificaron las formas y
tamaños de estas celdas para que la
torre tuviera finalmente la forma que se
pretendía que tuviese
strauss diseñó esta estructura de celdas
única para que fuera tan económica como
fuerte
la construcción de la Torre estaba
entonces terminada Luego llegó el
momento de tender los cables principales
para esto primero instalaron los
soportes de los cables en la parte
superior de las Torres
pudieses pensar que el cable principal
es solo un cable sólido el cable
principal de hecho está formado por
27.000 hilos más pequeños y 129 mil
kilómetros de longitud de cable de acero
si utilizaron para su fabricación
para iniciar el tendido de estos cables
los trabajadores construyeron primero un
puente pasarela para ellos al principio
los trabajadores colocaron un cable de
soporte
los cables principales hacían su
recorrido a través de estas ruedas
giratorias
además estos pequeños cables Se pasaban
por la torre a través de la silla de
cables uno a uno para luego ser
sujetados por los obreros
después los obreros presionaron los
cables con una prensa hidráulica
simultáneamente enrollaban los cables
con alambre de acero galvanizado
explicando Por qué el cable principal
parece un solo tubo grande
estos cables Se anclan a la roca del
lecho con placas de acero de zapata
tras el tendido de los cables
principales se fijaron a estos o los
cables de suspensión lo único que
quedaba por hacer era Construir la
estructura de la cubierta Y colocar el
concreto para la carretera ya conoces
cómo lo hicieron un extraño incidente
ocurrió en el puente Golden Gate en sus
50 aniversario Cuanto más de 300.000
personas se reunieron en el puente a la
vez probablemente puedas predecir lo que
ocurrirá si un puente en suspensión se
sobrecarga sobre cargar un puente en
suspensión puede hacer que se hunda
esto pudiese incluso hacer que las
torres principales se doblen hacia
adentro esto es exactamente lo que
ocurrió ese día la cubierta se hundió
casi dos metros
incluso con esta carga extrema el
increíble puente en suspensión de
strauss se mantuvo firme tan solo
podemos admirar las tecnologías que
desarrollaron hace 89 años en el diseño
y la construcción del puente Golden Gate
este exitoso proyecto supuso un salto en
la ingeniería civil antes de irte No
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disfrutado del video Gracias por verlo
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