Ingeniería antes de la Revolución Industrial: los puentes | #MundoIngeniería

Continuamos desentrañando conceptos teóricos y prácticos en #MundoIngeniería. El ingeniero Enrique Hernández Gómez Arboleya se detendrá en

  • Continuamos desentrañando conceptos teóricos y prácticos en #MundoIngeniería.
  • El ingeniero Enrique Hernández Gómez Arboleya se detendrá en analizar las construcciones previas a la Revolución Industrial.
  • Si en una anterior reseña analizaba el puente de hierro de Coalbrookdale, hoy nuestro compañero analizará la evolución de los puentes previos a la revolución industrial.
  • Puentes reales como El viejo puente de Walton y los puentes cubiertos de Madison o imaginarios como el Puente sobre el río Kwai visitan hoy Universo la Maga.

Ingeniería y arquitectura antes de la revolución industrial [i].

La función de arquitectos e ingenieros en la construcción de puentes no estuvo definida durante siglos: el arquitecto construyó puentes mientras éstos fueron de piedra o madera; el ingeniero aparece con los nuevos materiales, hierro primero y después hormigón y hormigón armado. El problema arquitectónico e ingenieril más simple es salvar un obstáculo mediante una estructura.

Este obstáculo será diferente en una catedral cuya estructura permite crear un espacio diáfano para que se acomoden los fieles, que en un puente cuya estructura  “permite el cruce a distintos niveles de dos corriente que pueden ser de muy distinta índole”. En la fotografía se observa un barco pasando por el acueducto de Pontcysyllte en el canal de Ellesmere sobre el río Dee en Gran Bretaña.

Ingeniería antes de la Revolución Industrial

Agua sobre agua. Acueducto de Pontcysyllte (Gran Bretaña, 1805) Arcos de 13,7 m. THOMAS TELFORD

Este saltar del puente sobre el obstáculo  se puede  realizar mediante una estructura en arco –o bóvedao en dintel. El  dintel es la respuesta más cercana a la naturaleza (losa de piedra o tronco de árbol); pero desde los puentes romanos, el arco se impone como forma característica de salvar el obstáculo.  

Puente de tronco de árbol Ingeniería antes de la Revolución Industrial

El sistema de preferencias y el sistema de posibilidades

Antes del siglo XIX, cuando comienza el uso masivo del hierro,  las estructuras arquitectónicas e ingenieriles han estado condicionadas por las características resistentes de los materiales existentes: piedra y madera, aunque, como hemos visto en el puente de Coalbrookdale, a finales del siglo XVIII se comenzó a usar la fundición de hierro. También comentábamos que la forma en arco de este puente era la continuación de la forma anterior de los puentes de piedra. Como explica el profesor C. FERNÁNDEZ CASADO, en su libro La Arquitectura del ingeniero, existe una dialéctica entre el sistema de preferencias y el sistema de posibilidades. En la iniciación de una etapa que es debida a un cambio en el sistema de preferencias  (el deseo de usar materiales férreos), el sistema de posibilidades corresponde a la etapa anterior (el arco), pues es precisamente lo que el pasado ha decantado en el presente.

Así, dentro del sistema de posibilidades, la aptitud de los materiales existentes para la construcción encauzó la arquitectura y la ingeniería hacia formas comprimidas, quedando siempre anquilosadas las formas en tracción que no iniciaron  su pleno desarrollo hasta el siglo XX.

El primer periodo del puente y sus materiales: piedra, ladrillo y madera

En el primer periodo del puente, que alcanza hasta el siglo XVIII, los materiales –piedra, ladrillo y madera– imponía la forma.

Puentes de madera

La madera permite hacer piezas lineales, aptas para resistir esfuerzos de compresión y tracción, y, por tanto, también de flexión. Así se empleó en vigas para pequeñas luces y, más adelante, se combinaron piezas pequeñas formando celosías, solas o combinadas con arcos,  que aumentaron sus posibilidades de utilización, sin que dejara de usarse también en algunos puentes arcos.

Un uso muy extendido de la madera formando celosía es la construcción de puentes cubiertos –que están en la memoria de muchos de nosotros con la película Los puentes de Madison:

Puente Roseman (Iowa, 1833). BENTON JONES Ingeniería antes de la Revolución Industrial

Puente Roseman (Iowa, 1833). BENTON JONES

 La solución de puentes cubiertos trata de demorar el deterioro de la madera por las inclemencias meteorológicas. En la mayoría de ellos, la estructura está situada en los costeros formando dos cuchillos, y sobre ellos se apoya en un plano inferior la plataforma  del camino y en uno superior la cubierta.

Puente de Gümmenen (Suiza, 1736)

Puente de Gümmenen (Suiza, 1736)

También se empleó la madera en construir puentes arco como el de Walton construido sobre el río Támesis en 1750:

El viejo puente de Walton (1750) J. KING. Pintado por CANALETTO (1754) Ingeniería antes de la Revolución Industrial

El viejo puente de Walton (1750) J. KING.                                                                                                 Pintado por CANALETTO (1754)

Hay un  puente cinematográfico imaginario que también emplea la madera: el puente sobre el río Kwai. Un puente cantiléver que no se corresponde con el verdadero puente sobre el río Kwai de Tailandia, ya que este fue construido en la selva de Ceilán expresamente para la película.

Puente sobre el río Kwai (1957) Director DAVID LEAN

Puente sobre el río Kwai (1957) Director: DAVID LEAN

Puentes de piedra

Aunque la piedra se puede utilizar como dintel, trabajando parte de su sección a tracción, la mejor forma de aprovechar las cualidades resistentes de la piedra -y del ladrillo- es el uso del arco como forma resistente, debido a su buena resistencia a compresión.

Puente de Río Frio (Granada)

Puente de Río Frio (Granada)

El arco de medio punto y la bóveda de cañón sirven igual para una construcción civil o religiosa que para un puente y los maestros canteros son los protagonistas en ambos casos. Por esta razón, había arquitectos e ingenieros que construían puente y también iglesias o palacios.

Queremos mostrar tres ejemplos de esta versatilidad de los proyectistas y constructores. El primero es el arquitecto Juan de Herrera, al que se deben dos monumentos renacentistas: el Monasterio del Escorial y el Puente de Segovia (Madrid)

Puente de Segovia. (Madrid, 1584). Arcos de 12 m.

Puente de Segovia. (Madrid, 1584). Arcos de 12 m.

El segundo es el arquitecto Pedro Ribera autor en el siglo XVIII del barroco Puente de Toledo y de la ermita de la Virgen del Puerto, ambos en Madrid.

Puente de Toledo. (Madrid, 1735). Arcos de 11,5 m. Arquitecto PEDRO RIBERA

Puente de Toledo. (Madrid, 1735). Arcos de 11,5 m. Arquitecto PEDRO RIBERA

 El tercero es el ingeniero inglés Thomas Telford, escocés,  que fue cantero, arquitecto e ingeniero civil y notable constructor de puentes, caminos y canales.

Acueducto de  Pontcysyllte (Gran Bretaña, 1805) y canal de navegación de Ellesmere THOMAS TELFORD (1805)

Acueducto de  Pontcysyllte (Gran Bretaña, 1805) y canal de navegación de Ellesmere
THOMAS TELFORD (1805)

La evolución de los puentes de piedra: de Andújar a París.

La estructura en arco de los puentes de piedra se mantuvo durante siglos, pero a lo largo de esos años se produjeron avances en la forma y la técnica de construcción de los arcos. Si comparamos dos ejemplos, distanciados en el tiempo y en el espacio, como son el puente de Andújar y el puente de la Concorde de París podemos observar notables diferencias entre ambos, destacando como primera impresión la pesadez frente a la ligereza.

Puente de Andújar (siglo II)

Puente de Andújar (siglo II)

Puente de la Concorde (París, 1791). Ing. J.R. PERRONET

Puente de la Concorde (París, 1791). Ing. J.R. PERRONET

¿Cómo han variados los elementos constitutivos de ambos, pilas y arcos, para causar esa distinta sensación? Los arcos del puente de Andújar son de ½ punto y los de la Concorde escarzanos rebajados. El arco de medio punto transmite los esfuerzos producidos por el peso propio y la sobrecarga verticalmente a los pilares, mientras que los arcos rebajados, carpaneles o escarzanos, producen también esfuerzos horizontales.

Los parámetros fundamentales que definen el avance técnico de los puentes arco de piedra son sus dimensiones relativas:

  • Relación ancho de pila/ luz del arco.
  • Relación flecha/ luz del arco.

a) Relación ancho de pila/ luz del arco: pasa del 1/1 romano (puente de Andújar) al 1/10 de los puentes de Perronet en el siglo XVIII.

b) Relación flecha[ii]/ luz del arco: la forma del arco de los puentes evoluciona desde el de 1/2 punto romano a los arco carpanel de varios centros y los arcos escarzanos, arcos rebajados de un solo centro. La relación flecha/ luz del arco pasa de 1/2 de los romanos a 1/15 en algún puente de Perronet. La forma de resistir esos esfuerzos mayores con pilas más delgadas fue posible gracias a la compensación de esfuerzos horizontales que se conseguía construyendo y descimbrando simultáneamente los arcos contiguos.

El descimbramiento del puente de Neuilly (París, 1974) J.R. PERRONET Pintado por HUBERT ROBERT (1772)

El descimbramiento del puente de Neuilly (París, 1974) J.R. PERRONET
Pintado por HUBERT ROBERT (1772)

c) Corne de vache [iii](cuerno de vaca). El uso en un mismo puente de dos formas de arcos carpanel y escarzano más rebajado, que acentúa el aplanamiento de las bóvedas, proporciona el efecto del corne de vache:

Corne de vache

Corne de vache

Autor: Enrique Hernández Gómez-Arboleya

REFERENCIAS

– Imágenes:

  • Puente de Andújar. www.differentroutes.com
  • Acueducto de  Pontcysyllte. Tierra sobre el agua (Tomo I, 25).
  • Puente de Gümmenen, Suiza. Tierra sobre el agua, (Tomo I, 177)
  • Puente de Segovia. www.commons.wikimedia.org
  • Puente de Toledo. www.commons.wikipedia.org
  • Puente de Río Frio (Granada) Tierra sobre el agua (Tomo I, 120)
  • Acueducto de  Pontcysyllte. www.absolutinglaterra.com
  • Puente de la Concorde. Tierra sobre el agua (Tomo I, 117)
  • Corne de vache
  • Puente Roseman. www.m.forocoches.com. “Diez puentes de película”
  • El descimbramiento del puente de Neuilly. La ingeniería civil en la pintura (168-169)
  • El viejo puente de Walton. La ingeniería civil en la pintura (144-145)
  • Puente sobre el río Kwai. www.diariodelviajero.com

– Libros:

  • Anés, Gonzalo (1979) El Antiguo Régimen: los Borbones. Alianza Editorial. Alfaguara
  • Fernández Casado, C (2006) La arquitectura del ingeniero. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
  • Fernández Troyano, Luis (2004) Tierra sobre el agua. Tomo I. 2ª edición. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Colección Ciencia, Humanidades e Ingeniería. Madrid.
  • Aguiló Alonso, M (2002) Invariantes estéticos de la ingeniería civil. Revista de Obras Públicas. Octubre 2002. Madrid.
  • Steinmam, David B. y Watson, Sara R. (2001) Puentes y sus constructores. 2ª edición. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Colección Ciencia, Humanidades e Ingeniería. Madrid.
  • Vázquez de la Cueva, Ana (2000) La ingeniería civil en la pintura. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Colección Ciencia, Humanidades e Ingeniería. Madrid.

NOTAS:

[i] La Revolución industrial comenzó en Inglaterra y supuso el comienzo de un desarrollo económico sostenido a mediados del siglo XVIII.

[ii] En un arco, la flecha es la distancia entre la clave y los apoyos y la luz la distancia entre pilares.

[iii] Perronet utilizó en el puente de Neuilly el corne de vache, recurso de transición entre el arco carpanel y el escarzano más rebajado, que acentúa el aplanamiento de la bóvedas.

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