La madera fue el primer material estructural utilizado en la construcción de puentes, mucho antes que la piedra, el metal o el hormigón. La madera permite fabricar piezas lineales aptas para resistir esfuerzos de compresión y tracción y, por tanto, también de flexión.
Su uso ha evolucionado desde los rudimentarios troncos apoyados en los cauces hasta las complejas estructuras actuales de madera laminada y materiales compuestos. A diferencia de la mampostería, que requiere morteros y recurre al arco para salvar grandes luces, la madera permite ensamblajes con continuidad estructural. Esto permite diseñar diseños lineales, ligeros y flexibles que se adaptan a una amplia variedad de vanos.
Orígenes de los puentes de madera
La madera es uno de los materiales estructurales más antiguos que la humanidad ha utilizado para superar obstáculos naturales. Desde la prehistoria, concretamente desde la invención del hacha de piedra, alrededor del año 15 000 a. C., los seres humanos utilizaban troncos como puentes sobre ríos o arroyos.
Los palafitos eran construcciones de madera levantadas sobre el agua, similares a los puentes. En algunas culturas subtropicales también empleaban lianas, que prefiguraban los puentes colgantes.
No obstante, los ejemplos más sofisticados datan de épocas posteriores. Aunque en la Antigüedad clásica los puentes de piedra en arco fueron los más duraderos, la madera desempeñó un papel esencial en la ingeniería militar.
Uno de los ejemplos más conocidos es el puente que Julio César construyó sobre el Rin, diseñado para montarse y desmontarse rápidamente aprovechando las corrientes del río para estabilizar sus uniones. Otro ejemplo es el legendario Ponte Sublicio.
Desarrollo histórico de la construcción de puentes de madera
Edad Media y Renacimiento
Aunque durante la Edad Media predominaban las estructuras de mampostería, la madera seguía utilizándose en puentes, especialmente en forma de cubiertas que protegían la superestructura de las inclemencias del tiempo.
En Suiza, por ejemplo, los puentes cubiertos como el Kapellbrücke y el Spreuerbrücke, de los siglos XIV-XVI, demuestran que la cubierta de madera prolongaba la vida útil de la estructura al protegerla de la humedad y del sol.
Ya desde el Renacimiento, ingenieros como Leonardo da Vinci idearon puentes de madera desmontables o de montaje rápido, lo que evidencia una notable anticipación técnica.
El siglo XVIII se considera un periodo de auge de los puentes de madera en Europa.
Revolución Industrial y cerchas reticuladas
El gran salto tecnológico en la construcción de puentes de madera se produjo en el siglo XIX, como resultado de la Revolución Industrial y del desarrollo de las redes ferroviarias, sobre todo en Norteamérica.
La necesidad de construir puentes de forma rápida y con luces mayores impulsó el uso de conexiones metálicas y de tipos estructurales más eficientes. Aparecieron patentes como las de Ithiel Town, cercha Town; William Howe, cercha Howe; y Thomas Pratt, cercha Pratt.
Un ejemplo histórico es el puente Colossus Bridge, construido por Lewis Wernwag en 1812 sobre el río Schuylkill, en Filadelfia. Con un vano de 103,7 metros y conectores de hierro, en su época se consideró el puente de madera de vano único más largo de Estados Unidos.
Siglos XX y XXI
Durante gran parte del siglo XX, los materiales dominantes fueron el acero y el hormigón, que relegaron en parte a la madera.
No obstante, en ese periodo se sentaron las bases para su renacimiento: la invención de la madera laminada encolada, glulam, los adhesivos estructurales de alto rendimiento y los tratamientos en autoclave mejoraron sustancialmente la estabilidad dimensional, la durabilidad y la fiabilidad de la madera como material estructural.
En la actualidad, la madera está experimentando un notable resurgimiento en la ingeniería de puentes, gracias también a los criterios de sostenibilidad y de ecología.
Normativas como el Eurocódigo 5, EN 1995-2: Puentes de madera, han aportado solidez a su uso desde el punto de vista ingenieril.
Materiales utilizados en los puentes de madera
Madera maciza
La madera permite fabricar piezas lineales aptas para resistir esfuerzos de compresión y tracción y, por tanto, también de flexión. Las primeras soluciones se basaban en troncos y piezas de madera maciza apoyadas directamente sobre los obstáculos.
Las construcciones de madera de ciprés, raulí o pino sacan a relucir sus atributos ante los visitantes.
Madera laminada encolada
La invención de la madera laminada encolada, glulam, mejoró sustancialmente la estabilidad dimensional, la durabilidad y la fiabilidad de la madera como material estructural.
La madera laminada fue elegida como la mejor solución debido a las bajas temperaturas -de hasta -25º- y considerando una mayor rentabilidad en comparación con el hormigón.
Además, teniendo en cuenta que se requería un resultado de alta durabilidad, el uso de vigas con esta materia prima posibilitó la eliminación de las juntas de dilatación.
Madera contralaminada y paneles CLT
Los puentes de placas de madera son estructuras que funcionan como placas continuas, normalmente compuestas por tableros de madera contralaminada, CLT, y tienen luces limitadas o se combinan con vigas para alcanzar dimensiones mayores.
Para la ejecución de una pasarela utilizaron laminado de pino para las vigas y paneles de CLT, más eucalipto termotratado, para el deck de la pasarela y las barandas.
Materiales compuestos y estructuras híbridas
Su uso ha evolucionado desde los rudimentarios troncos apoyados en los cauces hasta las complejas estructuras actuales de madera laminada y materiales compuestos.
Desde los primeros troncos prehistóricos hasta los diseños actuales con madera laminada encolada, contralaminada y estructuras híbridas, la madera ha demostrado su versatilidad, sostenibilidad y competitividad técnica.
Principales sistemas estructurales
Vigas y sistemas lineales
La madera permite ensamblajes con continuidad estructural. Esto permite diseñar diseños lineales, ligeros y flexibles que se adaptan a una amplia variedad de vanos.
La viga principal, de sección recta de 200×500 mm, hace las veces de quilla y va simplemente apoyada en los extremos, quedando uno fijo y el otro móvil para disipar la energía en caso de sismo.
Puentes de placas
Los puentes de placas de madera son estructuras que funcionan como placas continuas, normalmente compuestas por tableros de madera contralaminada, CLT, y tienen luces limitadas o se combinan con vigas para alcanzar dimensiones mayores.
Cerchas reticuladas
La necesidad de construir puentes de forma rápida y con luces mayores impulsó el uso de conexiones metálicas y de tipos estructurales más eficientes.
Aparecieron patentes como las de Ithiel Town, William Howe y Thomas Pratt, que dieron lugar a sistemas triangulados capaces de distribuir los esfuerzos entre barras de madera y conectores.
Arcos y superficies curvas
En la arquitectura, dentro del contexto del armazón de doble laminado, existe una amplia investigación contemporánea.
El arco y la curvatura de la superficie fueron diseñados y optimizados a través de un análisis estructural computacional para transportar cargas directamente a los cimientos, lo que permite soportar el peso de cinco personas que cruzan el puente simultáneamente.
Sistemas triangulados
Las dos vigas superiores, de sección triangular, junto con las “cuadernas”, costillas por las que están formados los barcos, conforman el triángulo que recibe la superficie de circulación.
Su estructura es asemejable a un bote pero no está en el mar, sino en plena carretera. En este caso, su función es entregar conectividad entre las distintas viviendas sociales ubicadas en los cerros del oriente de Zapallar.
Diseño estructural y cálculo
El diseño estructural de los puentes de madera se basa en normativas internacionales rigurosas.
En Europa, la referencia principal es el Eurocódigo 5, EN 1995-2: Puentes, que establece los criterios esenciales de cálculo por el método de estados límite, la durabilidad de la madera y el dimensionamiento de las uniones e incorpora factores de modificación críticos.
Además, el Manual de diseño de puentes AASHTO LRFD, Load and Resistance Factor Design, ofrece una metodología de diseño basada en factores de carga y resistencia que predomina en Norteamérica y otras regiones.
El estudio de las cargas, la luz, el tipo de madera a utilizar, el tratamiento autoclave, así como otros elementos inherentes en todo estudio técnico son previamente analizados y valorados cuidadosamente por todo el equipo, tanto la oficina técnica, como producción y el equipo de montaje.
Aspectos que deben analizarse
- El estudio de las cargas.
- La luz del puente.
- El tipo de madera a utilizar.
- El tratamiento autoclave.
- El dimensionamiento de las uniones.
- La durabilidad de la madera.
- Los factores de modificación críticos.
- La integración de la obra en el entorno.
- Las condiciones del terreno y de exposición.
- La metodología de construcción y montaje.
Uniones y conexiones
La madera permite ensamblajes con continuidad estructural. La evolución de la construcción de puentes impulsó el uso de conexiones metálicas y de tipos estructurales más eficientes.
El puente que Julio César construyó sobre el Rin fue diseñado para montarse y desmontarse rápidamente aprovechando las corrientes del río para estabilizar sus uniones.
El puente Colossus Bridge, construido por Lewis Wernwag en 1812 sobre el río Schuylkill, en Filadelfia, contó con conectores de hierro.
El diseño estructural debe incluir el dimensionamiento de las uniones y el análisis de los factores de modificación críticos establecidos por la normativa aplicable.
Durabilidad y protección de la madera
La protección por diseño y tratamiento en autoclave por impregnación profunda confiere a la madera la durabilidad necesaria hasta en condiciones de exposición extremas.
Durante la Edad Media, la madera seguía utilizándose en puentes, especialmente en forma de cubiertas que protegían la superestructura de las inclemencias del tiempo.
En Suiza, los puentes cubiertos como el Kapellbrücke y el Spreuerbrücke demuestran que la cubierta de madera prolongaba la vida útil de la estructura al protegerla de la humedad y del sol.
La elección del tratamiento debe analizarse junto con las cargas, la luz, el tipo de madera y los demás elementos inherentes al estudio técnico.
Proceso de construcción y montaje
Estudio previo
Los estudios técnicos, conjuntamente con las valoraciones de la oficina técnica y la experiencia en la realización de otras estructuras similares, son claves para el diseño y realización del puente de madera.
El estudio de las cargas, la luz, el tipo de madera a utilizar, el tratamiento autoclave, así como otros elementos inherentes en todo estudio técnico son previamente analizados y valorados cuidadosamente por todo el equipo.
Prefabricación
La madera se suministra mediante sistemas de construcción industrializados, prefabricación, lo que asegura una rápida ejecución en obra.
En la mayoría de los casos, los puentes y estructuras pueden ser completamente prefabricados en taller, siendo necesarias apenas unas horas para colocarlos en su localización final.
Transporte y colocación
La rapidez de montaje constituye una de las principales ventajas de las soluciones prefabricadas de madera.
La construcción de puentes de madera puede adaptarse a proyectos que requieren una intervención breve en el lugar, especialmente cuando se busca reducir la interferencia sobre el terreno y el entorno.
Apoyos y adaptación al terreno
Construcciones afirmadas en pocos puntos de apoyo y que tuvieran como objetivo no interferir en el paisaje -y mucho menos en el medio ambiente- era la gran premisa.
La fuerte presencia de árboles nativos y de plantas endémicas en la zona motivó a realizar un tipo de construcción similar al de Chiloé, con cortes hechos con hachas e instaladas sobre barro, pantano, terrenos inundables o humedales.
Ventajas de los puentes de madera
| Característica | Descripción |
|---|---|
| Durabilidad | La protección por diseño y tratamiento en autoclave por impregnación profunda confiere a la madera la durabilidad necesaria hasta en condiciones de exposición extremas. |
| Resistencia | La madera cumple los mismos requerimientos estructurales que cualquier otro material de construcción. |
| Mantenimiento | Bajo mantenimiento: mínimo y sencillo, como el de cualquier otro puente y estructura. |
| Montaje | En la mayoría de los casos, los puentes y estructuras pueden ser completamente prefabricados en taller, siendo necesarias apenas unas horas para colocarlos en su localización final. |
| Valor estético | La madera aporta un valor estético indudable, su aspecto y calidez no puede ser imitado por ningún otro material. |
| Sostenibilidad | La madera es un material renovable, reciclable y que captura carbono. |
Ligereza y flexibilidad
La madera permite diseñar estructuras lineales, ligeras y flexibles que se adaptan a una amplia variedad de vanos.
Rapidez de ejecución
La madera se suministra mediante sistemas de construcción industrializados, prefabricación, lo que asegura una rápida ejecución en obra.
Rentabilidad
La madera laminada fue elegida como la mejor solución considerando una mayor rentabilidad en comparación con el hormigón.
Integración paisajística
El tipo de material, las ventajas del mismo, la integración de éste al entorno, la metodología de construcción, el aporte de la obra a la localidad y cuán amigable puede llegar a ser con el medio ambiente son cualidades que logran otorgarle al propósito un valor agregado.
Sostenibilidad y relación con el entorno
La sostenibilidad es el motor actual.
La madera es un material renovable, reciclable y que captura carbono, y se suministra mediante sistemas de construcción industrializados, prefabricación, lo que asegura una rápida ejecución en obra.
Este tipo de proyectos, además de contar con diseños constructivos de avanzada, ha logrado fomentar la expansión residencial, el aumento de oportunidades económicas para las localidades y la toma de conciencia ecológica por medio de la madera.
Construcciones afirmadas en pocos puntos de apoyo y que tuvieran como objetivo no interferir en el paisaje -y mucho menos en el medio ambiente- era la gran premisa.
En estos tiempos de exceso de información y de competitividad, saber diferenciarse tiene una ventaja sumamente relevante. Dicho de otra manera, el valor agregado de un producto o servicio será el factor que marque la diferencia al momento de elegir por uno o por otro.
Ejemplos de puentes y estructuras de madera
Puente de madera laminada en Quebec
Ubicado al noreste, en la ciudad de Quebec, esta construcción de 2014 ha fomentado la expansión residencial y el aumento de las oportunidades económicas para la localidad, posicionándose como una de las más relevantes de Canadá.
Debido a las bajas temperaturas -de hasta -25º- y considerando una mayor rentabilidad en comparación con el hormigón, la madera laminada fue elegida como la mejor solución.
Además, teniendo en cuenta que se requería un resultado de alta durabilidad, el uso de vigas con esta materia prima posibilitó la eliminación de las juntas de dilatación.
Estructura de 230 m² en Ontario
También en Canadá, y tomando como base la madera glulam y otras especies locales, esta llamativa construcción de 230 m2 unió dos montículos en medio de un bosque del valle de Ontario.
La casa cuenta con dos vigas que se extienden a cada lado de la estructura, las cuales, ancladas a losas de hormigón, sostienen el piso.
En la parte superior, tablas de cedro sin teñir revisten las paredes y el techo del exterior, mientras que las murallas y pisos interiores están cubiertos por paneles de madera contrachapada de arce.
Puente peatonal de 225 metros en Dinamarca
Conectando trenes de alta velocidad, trenes locales y la autopista más transitada de Dinamarca, la obra presenta un puente peatonal de 225 metros de largo, caracterizándose por sus interiores esculturales y ondulantes.
Catalogado como un hito para el desarrollo de la ciudad de Køge, esta “serpiente” de acero se extiende por encima de las líneas del ferrocarril, ofreciendo a los usuarios una magnífica vista panorámica.
El ejemplo muestra cómo las estructuras de conexión y los lenguajes formales asociados a la madera pueden integrarse en proyectos de gran complejidad urbana y de movilidad.
Pasarela de 80 metros en una quebrada
Ubicada en la localidad del mismo nombre -y que fue devastada por un incendio-, la obra cuenta con un muelle compuesto por una estructura de 80 metros de largo por cinco de ancho, terminando con un voladizo a 40 metros de altura sobre el fondo de una quebrada.
Para su ejecución utilizaron laminado de pino para las vigas y paneles de CLT, más eucalipto termotratado, para el deck de la pasarela y las barandas.
La solución responde a la necesidad de limitar los puntos de apoyo y reducir la interferencia sobre el paisaje, el medio ambiente, los árboles nativos y las plantas endémicas de la zona.
Puente de Zapallar
Su estructura es asemejable a un bote pero no está en el mar, sino en plena carretera.
En este caso, su función es entregar conectividad entre las distintas viviendas sociales ubicadas en los cerros del oriente de Zapallar.
La viga principal, de sección recta de 200×500 mm, hace las veces de quilla y va simplemente apoyada en los extremos, quedando uno fijo y el otro móvil para disipar la energía en caso de sismo.
Las dos vigas superiores, de sección triangular, junto con las “cuadernas”, costillas por las que están formados los barcos, conforman el triángulo que recibe la superficie de circulación.
Puente Confluencia
Ubicado en la localidad del mismo nombre, cercana a Chillán, los registros establecen que el puente Confluencia fue fundado en la década de 1910.
Se trata de uno de los puentes, hechos inicialmente con madera, más largos del país.
Sus 521 metros de longitud mantienen sus carpetas y tableros, cuyo origen proviene de cepas, procedentes de la parte del tronco que precede la raíz, de varios tipos de árboles en la zona.
Aplicaciones de la madera en puentes y pasarelas
Así, desde macro puentes hasta sofisticadas estructuras de pasarelas, las ideas llevadas a cabo abarcan todo tipo de territorios y países, tales como Canadá, Dinamarca y, por supuesto, Chile.
Las soluciones de madera pueden utilizarse en puentes peatonales, pasarelas, estructuras de conexión urbana, puentes sobre ríos, caminos y carreteras, así como en construcciones integradas en bosques, quebradas, humedales y terrenos inundables.
Las pasarelas se suman a las casas, comúnmente hechas con madera de ciprés, raulí o pino, que sacan a relucir sus atributos ante los visitantes.
Valor arquitectónico y estético
La madera aporta un valor estético indudable, su aspecto y calidez no puede ser imitado por ningún otro material.
El tipo de material, la integración de éste al entorno, la metodología de construcción, el aporte de la obra a la localidad y cuán amigable puede llegar a ser con el medio ambiente son cualidades que logran otorgarle al propósito un valor agregado.
Lejos de ser obras provisionales, los puentes de madera son una síntesis de tradición e innovación tecnológica.
Desde los primeros troncos prehistóricos hasta los diseños actuales con madera laminada encolada, contralaminada y estructuras híbridas, la madera ha demostrado su versatilidad, sostenibilidad y competitividad técnica.
Construcción de un puente de madera para expo sobre inmigración
Planificación técnica del proyecto
En la construcción de un puente de madera, los estudios técnicos, conjuntamente con las valoraciones de la oficina técnica y la experiencia en la realización de otras estructuras similares, son claves para el diseño y realización del puente de madera.
La selección del sistema estructural debe relacionarse con la luz, las cargas, el tipo de madera, las uniones, el tratamiento de protección, las condiciones climáticas, la naturaleza del terreno y la forma de montaje.
La protección por diseño y tratamiento en autoclave por impregnación profunda confiere a la madera la durabilidad necesaria hasta en condiciones de exposición extremas.
La madera cumple los mismos requerimientos estructurales que cualquier otro material de construcción.
Media Madera Ingenieros Consultores S.L. Somos pioneros en la utilización de madera en la construcción moderna, desde un profundo conocimiento y amor por el material.
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