Carreteras, puentes y túneles

¿Dónde se construyeron las primeras carreteras?

¿Cómo contribuyen las carreteras al desarrollo de la civilización?

¿En qué consiste la tecnología para construcción de carreteras?

¿Cuáles son los principales tipos de puentes?

Carreteras

Las carreteras son un importantísimo  elemento de la infraestructura de cualquier país o región. Los primeros seres humanos tenían que desplazarse a pie por el monte o la foresta, eventualmente siguiendo la ruta de animales.

No fue sino a mediados del siglo III a.C. cuando en el imperio romano empezaron a experimentarse formas de crear vías duraderas por las que pudieran circular vehículos tirados por bueyes o por caballos.

Con la formación de redes de carreteras se intensificó la relación entre las diversas poblaciones y se incrementó notablemente el comercio y el intercambio cultural.  

La tecnología desarrollada por los ingenieros romanos, para construir con cuatro capas un pavimento duradero, se mantuvo vigente por varios siglos. De esa forma construyeron más de 370 vías importantes, que se extendían por unos 84.000 Km, y que construyeron hasta en Escocia, el norte de África, España y  Grecia. Miles de esclavos fueron utilizados para llevar a cabo este desarrollo.

Con la caída del imperio romano se perdió la práctica de construcción del pavimento. Las carreteras volvieron a ser de tierra por varios siglos. Fue en el siglo XVIII cuando tanto ingenieros franceses como ingleses empezaron a desarrollar técnicas para pavimentar los caminos.

Alrededor de 1820, el ingeniero escocés John Loudon McAdam creó  lo que posteriormente se llamó el “macadam”, consistente en una capa de piedras cortadas de forma que encajaban entre ellas y se compactaban para formar una superficie firme sobre la que pueden circular vehículos. Todavía hoy calles y carreteras se cubren con este tipo de pavimento en algunos lugares del mundo.

A comienzos del siglo XX, con el desarrollo petrolero, se empieza a usar el asfalto para construir las vías necesarias para la circulación de vehículos a motor recientemente inventados. La primera carretera exclusiva para carros se construyó en Long Island, Nueva York, en 1914. Hoy en día, como todos sabemos, en todos los continentes existen autopistas amplias y seguras que suman millones de kilómetros.

Puentes

Los primeros puentes, construidos en la antigüedad, fueron estructuras de piedra y troncos de madera. Hay vestigios de puentes construidos en Mesopotamia. Los griegos los mejoraron notablemente con base en cálculos matemáticos que sirvieron de base para mejores diseños y puentes mucho más resistentes.

Los romanos avanzaron notablemente con la introducción de los arcos que hacen posible equilibrar la carga aplicada sobre el puente con la fuerza de reacción con la que las fundaciones lo sostienen sobre la tierra, lo cual resulta en una estructura muy estable y capaz de soportar cargas pesadas. En  muchos sitios de Europa todavía se encuentran puentes romanos operativos. 

En la Edad Media se construyeron puentes, pero la tecnología para construirlos no avanzó. Se perdió el conocimiento sobre el hormigón y también se redujo el tamaño de los arcos y la capacidad de carga.

Los conquistadores encontraron en los dominios del imperio Inca más de 200 puentes colgantes, hechos con cuerdas, muy importantes en la red de caminos que los indígenas desarrollaron.

Hubo también puentes colgantes en Asia y África. Son los predecesores de los extraordinarios puentes colgantes modernos, tales como el famoso puente colgante de San Francisco en EEUU (el Golden Gate Bridge)

Durante el renacimiento, los ingenieros redescubren la tecnología constructiva de la época del Imperio Romano y adoptan el estilo clásico de los puentes de arco. Dos famosos puentes de la época son El Pont Neuf (Puente Nuevo) de París y el puente del Rialto, en Venecia.

En algunas ciudades, como las dos mencionadas, los puentes no solo son sólo piezas funcionales de la infraestructura de la ciudad, sino también elementos artísticos de ésta.

Los puentes actuales son resultado de la evolución tecnológica, no sólo del diseño, sino también de los materiales. En cuanto a éstos los puentes se construyen hoy en día con hormigón (fácil de vaciar) armado o comprimido,  piedra, hierro (en especial con vigas I o doble T) y aluminio.

Desde el punto de vista del diseño de la estructura, los puentes contemporáneos se clasifican de la forma siguiente.

• De vigas:

-de acero: económicos y relativamente fáciles de construir

-de concreto armado (con cabillas) o pretensado, especialmente usados para tramos curvos o muy altos.

• De arco: apoyados en los extremos con la luz (espacio vacío), bajo la estructura en  forma de arco por el que se transmiten las cargas.
• Colgantes: sostenido de varios cables colgados de los extremos, que forman un arco invertido de los cuales se suspenden numerosos tirantes verticales que sustentan la plataforma del puente.
• Atirantados: el tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales de los cuales cuelgan directamente los cables que lo sostienen. 
• Cantiliver (o en ménsula): una o algunas de sus vigas se integran en forma de voladizos.

Túneles

Para atravesar montañas que se presentan en el trazado de una carretera, o construir un paso para el tránsito por debajo de edificaciones y, desde luego, para construir redes de trenes subterráneos en las ciudades, se utilizan los túneles.

Los primeros túneles se construyeron para explotar las minas. La técnica se basaba en la fuerza humana.

Una brevísima mirada al pasado nos revela que probablemente el primer túnel lo excavaron los babilonios en el año 2180 a.C. Se trata de un paso subterráneo, de unos 400 metros, por debajo del Río Éufrates.

Mucho más adelante, en 1681 se concluyó la construcción del Canal Real del Languedoc, de 156 metros de longitud, en Francia. La apertura de este túnel se efectuó  con pólvora, el invento de Alfred Nobel que transformó la tecnología para la perforación.

En la segunda mitad del siglo XIX se inicia la era del ferrocarril y la construcción de túneles llega a una etapa de gran actividad. Se perfeccionaron las técnicas para estabilizar las masas de tierra y optimizar la resistencia de la estructura.

Una especialidad interesante en cuanto a construcción de túneles es la de canales subterráneos para sistemas hidroeléctricos por los que pasan grandes volúmenes de agua entre la represa y la entrada a las turbinas.

El último desarrollo tecnológico importante corresponde a la invención de las enormes máquinas taladradoras (algunos las llaman tuneladoras) que perforan agujeros de más de 9 metros de diámetro a una velocidad impresionante.

La construcción de túneles implica en la actualidad estudios previos de geofísica y litología para determinar la estabilidad de los suelos y sus características físicas. El control y seguimiento del comporta}miento de las paredes se lleva a cabo con instrumentos especiales e inspecciones periódicas programadas.

Ejercicio de repaso