INGENIERÍA DE PUENTES
Reseña histórica, tipología, diagnóstico y recuperación
Tomo I
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
Reservados todos los derechos
© Pontificia Universidad Javeriana
© Edgar E. Muñoz D.
Primera edición: Bogotá, D. C., septiembre de 2012
ISBN: 978-958-716-399-5
Número de ejemplares: 500
Impreso y hecho en Colombia
printed and made in Colombia
Editorial Pontificia Universidad Javeriana
Cra. 7, núm. 37-25, oficina 1301
Edificio Lutaima
Teléfono: 2870191 ext. 4752
www.javeriana.edu.co/editorial
Bogotá, D. C.
Colección Libros de Investigación
Vicerrectoría Académica
Corrección de estilo:
Nelson Arango
Laura Arjona
Diseño de colección:
Magdalena Monsalve
Diagramación:
Ángel David Reyes Durán
Montaje de cubierta:
Kilka dg, Carlos Vargas
Ilustraciones y diagramas:
Leonardo Ochica
Búsqueda de imágenes:
Santiago Martínez
Impresión: Javegraf
Muñoz D., Edgar E.
Ingeniería de puentes /Edgar E. Muñoz D. - 1a ed. - Bogotá: Editorial Pontificia Universidad Javeriana, 2012. - (2 tomos).
680 pp.: 21,5 X 28
Incluye referencias bibliográficas.
ISBN:978-958-716-399-5
1. Ingeniería civil. 2. Puentes. 3. Ingeniería en Colombia. I. Pontificia Universidad Javeriana. Colección Libros de Investigación, Vicerrectoría Académica.
CDD 131.34 ed. 15 150.195 ed. 22
Catalogación en la publicación - Pontificia Universidad Javeriana. Biblioteca Alfonso Borrero Cabal, S.J.
ech. agosto 12/2011
Prohibida la reproducción total o parcial de este material, sin la autorización por escrito de la Pontificia Universidad Javeriana.
Con mucho cariño a mis hijos Sarita y Santi, y a mi esposa Amanda.
También a mis padres, Gloria y Gerardo, y a mi hermana Patricia.
Quisiera comenzar agradeciendo a Dios por su presencia y guía para hacer este libro una realidad, el cual se logró mediante el apoyo permanente de la Vicerrectoría Académica de la Pontificia Universidad Javeriana, especialmente, el de los directores del Departamento de Ingeniería Civil quienes fueron soporte importante para su desarrollo, Francisco Rebolledo, Jorge Alberto Rodríguez y Luis Alberto Jaramillo. También agradezco la colaboración del Instituto Nacional de Vías, concretamente a la Secretaría General Técnica, al grupo de puentes y a los ingenieros Luz Marina Trujillo,Virginia Ramos, Libardo Santacruz y Luis Fernando Hernández.
Adicionalmente agradezco a todos aquellos investigadores, profesores, ingenieros y arquitectos que de alguna u otra forma contribuyeron para la realización de este trabajo: Soren Jespersen, Bruce Melville, Jamshid Mohammadi, Juan Sobrino, Rolando Castillo, Jairo Uribe, Julio Moya, Manuel García, Luis Enrique García, Alberto Sarria, Guillermo González, Juan Carlos Reyes, Caori Patricia Takeuchi, Carlos Ramiro Vallecilla, Germán Escobar, Jorge Molina, Paul Smith, Jorge Galindo, Federico Núñez, Édgar Valvuena, Otoniel Fernández, Mauricio Gallego, Daniel Ruíz, José David Muñoz, Jaime Suárez, Ernesto Moure, Carlos Poveda, entre otros.
También agradezco a los ingenieros Samir González, Nelson Betancourt y Ramón Sánchez (q. e. p. d), con quienes trabajé en la implementación del Sistema de Administración de Puentes de Colombia (Sipucol), cuyos aportes y experiencia contribuyeron en el presente trabajo de manera relevante. Finalmente, a la Editorial Pontificia Universidad Javeriana y al diseñador gráfico Leonardo Ochica, quienes con su orientación, innovación y creatividad colaboraron para que este trabajo llegara a feliz término.
Los puentes son obras esenciales en la infraestructura vial, destinadas a salvar tanto obstáculos naturales: ríos, valles, lagos, cañones o brazos de mar, como obstáculos artificiales: vías férreas y carreteras, con el fin de unir caminos de viajeros y propiciar el transporte de animales y mercancías. El ingeniero Hans Wittfoth, sintetiza la importancia de estas estructuras con la siguiente frase:
“Desde que el hombre habita este mundo, los puentes son la expresión de su voluntad de superar los obstáculos que encuentra en el camino hacia su objetivo. Los puentes son testimonio del progreso, poder y decadencia; nos habla de la cultura de los pueblos y de su mentalidad” [1]. Con ella expresa la relevancia de los puentes a lo largo de la historia y su indudable relación con el desarrollo de las naciones; por ello mismo, resultan fundamentales todos los trabajos de innovación y desarrollo relacionados con su conservación.
Algunas de estas estructuras son antiguas, por tanto vulnerables a presentar condiciones de deterioro que pueden afectar su operación, razón por la cual es importante indagar y profundizar sobre su estado y comportamiento estructural. Para esto es necesario documentarse y tener conocimiento sobre su historia, los tipos de puentes, materiales, cimentación, apoyos, juntas, las clases de componentes, el proceso constructivo y demás aspectos necesarios para las labores de inspección visual, diagnóstico, auscultación profunda, capacidad de carga, análisis de confiabilidad y riesgo, modelos de deterioro, mantenimiento y rehabilitación, entre otras.
Con base en lo anterior, y con la responsabilidad de generar bienestar social y desarrollo económico a la nación, el Estado ha trabajado en este tema. En 1983 elaboró el primer proyecto relacionado con la gestión y administración de los puentes denominado Revisión periódica de puentes. Posteriormente, entre 1989 y 1991 el Ministerio de Obras Públicas y Transporte (MOPT) y la Universidad del Cauca mediante un convenio interinstitucional ICFES—BID, realizó un trabajo denominado Investigación Nacional de Puentes, que consistió en el inventario e inspección de daños en los puentes ubicados en cada uno de los diferentes Distritos de Obras Públicas. Para el año de 1996, se implementó el Sistema de Administración de Puentes de Colombia (Sipucol), a través de un convenio internacional de asistencia técnica entre el Instituto Nacional de Vías y la Dirección de Carreteras del Ministerio de Transportes de Dinamarca, herramienta que ha fortalecido la gestión relacionada con el seguimiento y conservación de los puentes. Dicho sistema se basó en las experiencias de Danbro (Sistema de Administración de puentes de Dinamarca) y Sipumex (Sistema de Administración de puentes de México).
Dada la importancia de este tema para el país, y conscientes de la responsabilidad tanto de la academia como del Estado en investigar y generar aportes (nuevo conocimiento) significativos en esta área, el Grupo Estructuras y Construcción del Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana, fundado en 2002 y reconocido por Colciencias, presenta a la comunidad académica y a la ingeniería nacional esta publicación, que se basa en proyectos de investigación internos auspiciados por la Vicerrectoría Académica: “Implementación y desarrollo de una metodología para la evaluación estructural de puentes existentes utilizando confiabilidad estructural a través del método de Montecarlo y elementos finitos” terminado en el año 2002 y “Modelo de elementos finitos con simulación numérica para estimar la confia- bilidad estructural parcial de puentes en estructura metálica” terminado en el año 2003. La obra que el lector tiene en sus manos es resultado de un esfuerzo dedicado y continuo, que se constituye en una aporte pertinente y útil para el país; consta de ocho capítulos distribuidos en dos tomos: el primer capítulo del tomo I, “Antecedentes de los puentes”, ofrece una breve reseña histórica nacional e internacional sobre su origen y la forma como se concibieron y construyeron los primeros puentes. Además trae una breve descripción de algunos de los sistemas de administración o gestión de puentes que están funcionando en el mundo y en Colombia.
En el segundo capítulo del tomo I, denominado “Definición y tipología de los puentes”, se define y describen cada uno de sus componentes y tipologías (tableros, juntas de dilatación, barandas, superficie de rodadura, apoyos, pilas y estribos, entre otras). Dichos aspectos se presentan a través de cuadros estadísticos y usando información de la base de datos del Sistema de Administración de Puentes de Colombia (Sipucol), lo que permite conocer algo acerca de las costumbres históricas en su diseño y construcción. En este parte del documento se presentan algunos de los conceptos necesarios e indispensables para los procesos de evaluación de los puentes existentes.
El tercer capítulo del tomo I, denominado “Diagnóstico y recuperación de los componentes de los puentes”, desarrolla para cada parte del puente sus daños típicos y evolución, basados en los resultados de la inspección visual de los puentes de la red vial nacional en tres periodos (1996-1997, 2001-2002 y 2007-2008) y que están consignados en la base de datos de Sipucol. Mediante el desarrollo de una matriz para cada componente, con sus daño típicos y evolución, se sugieren las labores necesarias para su conservación, tales como: estudios, inspecciones especiales, obras de mantenimiento y rehabilitación. Es importante aclarar que el procesamiento y análisis de la información tomada de Sipucol, así como las conclusiones que se ofrecen en este capítulo, son responsabilidad exclusiva del autor y en nada comprometen la entidad que nos otorgó el permiso de su publicación.
Por su parte, el primer capítulo del tomo II llamado “Colapsos de puentes” presenta los resultados de una investigación realizada por el Grupo Estructuras y Construcción desde el 2002, denominada Estudio de las causas del colapso de algunos puentes en Colombia, que fue publicada y presentada a nivel nacional e internacional (ver referencias [2], [3], [4], [5] y [6]) y que es un insumo de los proyectos de investigación del grupo en el área de puentes. En él se exponen diversos casos de colapsos y fallas de puentes vehiculares y peatonales, cuya problemática debería ser objeto de reflexión y análisis por parte de la ingeniería nacional, para identificar sus causas y establecer las posibles soluciones. También se enuncian los efectos negativos, desde el punto de vista económico, social y político, que produce la caída de un puente, y el perjuicio que ocasiona a todos los que de él se benefician. Con lo anterior se hace una invitación a quienes tienen la responsabilidad de su funcionamiento, ya sean entidades públicas o privadas, concesiones, empresas de consultoría o construcción y la academia, a aunar esfuerzos y profundizar en la solución de este tema, de tal forma que se garantice la seguridad y estabilidad de este tipo de obras de infraestructura vial. También se presentan algunos casos de puentes derrumbados o colapsados en el mundo, en donde se encuentra que sus causas son similares a las que se han presentado en los puentes de Colombia. De esta manera se ofrece el estado del arte de las causas del colapso de los puentes, en el que se identifican los temas en los cuales se debe profundizar e investigar, entre ellos se destacan: socavación, deficiencias estructurales, sobrecarga y deficiencias en la construcción.
Los resultados que se presentan en este capítulo fueron insumos de los proyectos de investigación antes mencionados, ya que para los análisis de capacidad de carga o de confiabilidad estructural de puentes existentes es necesario tener en cuenta su nivel de deterioro y el efecto en su comportamiento estructural y resistencia. Dichos resultados se publicaron y presentaron en congresos a nivel nacional e internacional (ver referencias [7], [8], [9], [10]), en ellos se profundiza en las labores relacionadas con el diagnóstico de este tipo de estructuras, lo que los convierte en un aporte para la ingeniería.
Los capítulos 2, 3 y 4 del tomo II corresponden a “Inspección especial”, “Análisis preliminar de la socavación de los puentes” y “Análisis preliminar de la vulnerabilidad sísmica de puentes” respectivamente. En el capítulo 2 de dicho tomo se presentan la definición y descripción de las inspecciones especiales necesarias o sugeridas para cada componente, las cuales son auscultaciones profundas de la estructura, que incluyen ensayos especializados en campo y en laboratorio recomendados por la inspección visual cuando el inspector no está seguro sobre la causa de los daños encontrados. En el capítulo 3 se comenta el efecto que tiene la socavación en la estabilidad de los puentes, incluyendo: definición, clases, daños típicos, colapsos y las obras de mantenimiento y rehabilitación necesarias para su prevención. Este tema es de suma importancia para el país, ya que esta es la mayor causa del colapso de nuestros puentes, lo cual ha sido difundido a todo nivel (ver referencias [2] y [11]).
La vulnerabilidad sísmica de los puentes, presentada en el capítulo 4 del tomo 2, incluye: conceptos básicos, tipos de daños, vulnerabilidad de los puentes de Colombia, colapso de puentes en el mundo y obras de rehabilitación sísmica. Este tema es de amplia importancia, dado que Colombia está localizada en la esquina noroccidental de América del Sur donde existe la convergencia de tres placas tectónicas (Nazca, Sur América y Caribe), lo que la hace altamente vulnerable a eventos sísmicos, por lo cual es indispensable que todas sus estructuras, incluyendo por supuesto los puentes, se diseñen, construyan y revisen para que estén preparados ante estos movimientos telúricos.
En el capítulo final, “Evaluación estructural de puentes existentes”, se relacionan los resultados de los dos proyectos de investigación antes descritos1En estos proyectos se presentó una nueva metodología para la evaluación de puentes existentes, con base en las técnicas de la confiabilidad estructural, y teniendo en cuenta que se emplean en el país las mismas especificaciones de diseño de puentes para su revisión [12], lo cual es inadecuado, ya que dicha norma es concebida para condiciones diferentes, es decir para diseño de estructuras nuevas, en tanto que las estructuras existentes tienen niveles de deterioro y desgaste que deben ser considerados en su evaluación. En este capítulo se demuestra la utilidad y ventajas de hacer este análisis mediante confiabilidad de dos puentes en Colombia y su vínculo con el análisis de riesgo. Para el desarrollo de estos proyectos se emplearon algunos aspectos de los capítulos anteriores y su importancia radica en que no se tiene en la actualidad una norma nacional para la evaluación de los puentes existentes, basada en confiabilidad estructural que permita estimar con mayor precisión su capacidad de carga y optimice los recursos del Estado en las labores de mantenimiento y rehabilitación. Estos resultados fueron transmitidos mediante ponencias en congresos y artículos indexados (Ver referencias [13], [14] y [15]).
Este trabajo se logró gracias al apoyo incondicional de la Pontificia Universidad Javeriana y también por el conocimiento y la experiencia práctica del autor, quien participó en 1996 en la implementación del Sipucol (antes de ser profesor de tiempo completo en la Pontificia Universidad Javeriana), donde conoció la problemática de estas estructuras, especialmente las causas de sus colapsos, daños típicos y la incertidumbres que se tiene en el momento de su evaluación y posterior rehabilitación.
Esta publicación está dirigida especialmente a profesores e investigadores en el tema de puentes e ingenieros civiles con fundamentos en el área de estructuras y con experiencia específica en labores de inspección, patología, mantenimiento y rehabilitación de puentes. Adicionalmente, sirve de seguimiento y control útil para las entidades públicas y privadas, nacionales e internacionales, que tengan dentro de sus alcances la responsabilidad de resguardar y conservar los puentes de la red vial nacional. También les provee a estudiantes de pregrado y posgrado de ingeniería civil, una compilación de resultados prácticos que sin duda serán de gran utilidad para sus estudios e investigaciones.
Dando continuidad a la investigación, también el Grupo Estructuras y Construcción ha desarrollado otros proyectos de investigación, que serán objeto de un segundo libro. Dichos proyectos son:
Esperamos que este trabajo se constituya en un avance para la ingeniería, dado que es un aporte basado en investigaciones relacionadas con el estudio del deterioro y la conservación de los puentes existentes, que es un tema y una problemática de interés nacional y mundial, teniendo en cuenta que se han presentado colapsos o derrumbamientos parciales o totales de este tipo de estructuras que afectan desde el punto de vista social y económico a un país. También, porque incluye el diagnóstico y la recuperación de puentes antiguos, que han ofrecido un servicio por muchos años, pero que fueron diseñados con normas y procesos constructivos diferentes a las actuales y que algunos de ellos presentan deterioro aunque ya tuvieron labores de mantenimiento y/o rehabilitación.
Para el diagnóstico de los puentes existentes, especialmente aquellos que tienen más de 30 años en funcionamiento, es importante conocer (en lo posible) sus antecedentes históricos, para poder tener mayor información sobre su concepción, cambio, evolución y funcionamiento. Sin lo anterior, su evaluación y recuperación no tendría la confiabilidad adecuada, pues estaría basada en muchos supuestos que pueden repercutir en soluciones provisionales y no definitivas. Por lo anterior, se hace una breve descripción del origen de estas obras, que han sido la solución para salvar o cruzar los obstáculos (ríos, cañones, etc.) y de esa forma comunicar los pueblos, empleando los materiales disponibles en cada época, tales como: madera, piedra, mampostería, bejuco, acero, cables, hormigón entre otros. Un ejemplo, creativo y muy recursivo, es el que se presenta en la figura 1-1, donde
Figura 1-1
Uno de los tipos de puente en madera que comunicó pueblos en el mundo y que superó obstaculos importantes. Fuente: desarrollada por Leonardo Ochica.
se muestra cómo el hombre salva uno de los obstáculos, con el cual logra movilizar y transportar sus alimentos, empleando como material la madera. En esta obra, se construyeron voladizos empotrados a cada lado de la montaña, que alivia en cierta medida la luz total que deben superar dicha estructura y cuyo concepto fundamental es similar al que tienen algunos puentes modernos como los voladizos sucesivos, entre otros (ver capítulo 2). Aunque esta solución no es totalmente segura, sí es muy práctica, ya que aprovecha los recursos disponibles para la época.
Otro material empleado por el hombre para construir dichas estructuras fue la piedra, que ofreció mejores resultados en cuanto a su durabilidad, comparada con la madera. Este material lo aprendieron a tallar en bruto y encajar formando estructuras tipo “bóveda”, cuya configuración hace que sus esfuerzos actuantes principales o predominantes sea la compresión (ver figura 1-2 y figura 1-3), que es la resistencia que mayor tiene, lo que históricamente se aprovechó para la construcción de los puentes y otros tipos de estructuras (monumentos, iglesias, etc.). El uso frecuente de este material para la construcción de los puentes se remonta a los planes del Imperio Romano para la conducción del agua (acueductos) y la generación de vías para la movilización de las columnas de legionarios. Este Imperio construyó alrededor de 2.000 puentes, distribuidos en las zonas del mundo que dominó y de los cuales han perdurado algunos, tomados como ejemplos para la ingeniería actual (ver figura 1-3).
Para poder construir puentes con mayores luces se hizo necesaria la utilización del acero. El ingeniero A. Darwy fue quien construyó el primer puente de arco en hierro con una luz de 30 metros (1777-1779) sobre el Servern en Coalbrookdale, con una fundición quebradiza con capacidad estructural solamente a compresión. En 1784, Henry Cort (Inglaterra) consiguió fabricar por primera vez hierro maleable utilizando el horno de llama y con ayuda de carbón de piedra. A partir de estos descubrimientos, se empleó este material para construir puentes (ver figura1-4 y figura 1-5), y se combinó con los cables, que reemplazaron el uso de cuerdas de cáñamo, elaboradas con fibras naturales especialmente en China y el Tibet.
Figura 1-2
Foto del Departamento de la American Colony (Jerusalem) (1938). Acueducto romano que una vez llevó agua a Cesarea. Fuente: Library of Congress Prints and Photographs Division Washington, D.C. 20540 USA, http://www.loc.gov/pictures/item/mpc2004002928/pp/…
Figura 1-3
Laurent, J. (1880). Acueducto romano de Segovia. Fuente: Library of Congress Prints and Photographs Division Washington, D.C. 20540 USA, http://www.loc.gov/pictures/item/94511939/.
Otro puente de este tipo es el de ferrocarril sobre el Firth of forth en Escocia, y que según J. E Harding, et ál [16], es un puente en acero que empezó a funcionar el 4 de marzo de 1890 con un peso total de más de 54.000 toneladas de acero en su superestructura y con una superficie para la pintura de más de 6.300.000 m2.
Además de emplear madera, piedra y acero para la construcción de estos puentes, los ingenieros se idearon el hormigón armado, el cual se empleó después de diferentes pruebas y procesos de investigación y verificación con los conocimientos y recursos de la época (ver figura 1-6). Su uso se basó en que las armaduras de acero tienen la función de soportar los esfuerzos de tracción y el hormigón los esfuerzos de compresión.
Figura 1-4
Norman, James (2000). Puente Long-Allen Texas. Fuente: Library of Congress Prints and Photographs Division Washington, D.C. 20540 USA, http://hdl.loc.gov/loc.pnp/pp.print/.
Figura 1-5
Vista general, mirando hacia el norte del puente Golden Gate Bridge, que abarca la boca de la bahía de San Francisco, Estados unidos. Fuente: Library of Congress prints and photographs Division Washington, D.C. 20540 USA, http://hdl.loc.gov/loc.pnp/pp.print.
Posteriormente apareció el concretopreesforzado, cuyo precursor fue el ingeniero francés Eugene Freyssinet, quien en 1911 logró demostrar las ventajas de esta técnica para la construcción de los puentes, con la cual se realizaron estructuras con mayores luces comparadas con las de hormigón armado.
Lo anterior es un resumen de algunos de los antecedentes históricos del origen de los puentes. Por su importancia, otros antecedentes históricos se mencionan en el capítulo 2 de este documento, cuando se definen y describen tipologías tales como: armaduras, arcos, voladizos sucesivos, colgantes y atirantados.
Figura 1-6
Lowe, Jet (1978). Puente de arco en hormigón - Cleveland del condado de Cuyahoga, Estados Unidos. Fuente: Library of Congress Prints and Photographs Division Washington, D.C. 20540 USA, http://www.loc.gov/pictures/resource/hhh.oh0092.photos.125871p/.
Como sucedió en la mayoría de partes del mundo, los puentes en Colombia se construyeron por la necesidad de comunicar pueblos, dar continuidad a los caminos y tener acceso desde cualquier centro de desarrollo a las costas (puertos). Sobre su origen y evolución se presentan a continuación algunos datos históricos basados en la consulta de diversas referencias nacionales. Sobre este tema hace falta una investigación profunda, que permita explicar con mayor detalle su desarrollo en diferentes épocas y las implicaciones que generó desde el punto de vista económico y político para el país.
Según Cadavid V. y Moure [17] existen algunos registros de los primeros puentes, los cuales se presentan de la figura 1-7 a la figura 1-12 y no se sabe exactamente si fueron construidos por los indígenas (Muiscas, Chibchas, entre otros), los españoles o en conjunto. Estas estructuras lograron en su momento solucionar el paso de algunos obstáculos y se concibieron empleando materiales de la zona, tales como guadua, madera, bejuco, entre otras.
Los puentes de esta época lograban cubrir luces cortas y además eran perecederos debido a los mismos materiales empleados para su construcción, por lo cual se tenían que cambiar cada siete años aproximadamente. También se tiene registro de algunos puentes colgantes, artesanales y rudimentarios, con los cuales se lograban mayores luces y que seguramente fueron construidos por los indígenas.
La necesidad de movilizarse por las diferentes partes del territorio, incluyendo el transporte de alimentos y carga, generó que algunos de los pasos fueran provisionales, de tipo artesanal y con cierto riesgo. Algunos de estos tipos de pasos se muestran a continuación y se constituyen en soluciones parciales para el transporte de personas, mercancías y alimentos, cuyo funcionamiento dependía de muchos aspectos y condiciones. Para el caso del paso que empleaba la balsa dependía del clima, lo que siempre generó para los políticos y la gente de la época la necesidad urgente de construir puentes seguros y duraderos que permitieran el transporte seguro y por ende el progreso de sus pueblos.
Figura 1-7
Puente de armadura de las Juntas sobre el río Dagua. Grabado realizado por André, Edouard Frangís, 1840-1911; E. Riou. Fuente: reproducción autorizada por el Banco de la República de Colombia, http://www.banrepcultura.org/node/44599.
figura 1-8
Puente de madera del Valle del Cauca. Grabado realizado por André, Edouard François, 1840-1911; E. Riou. Fuente: reproducción autorizada por el Banco de la República de Colombia, http://www.banrepcultura.org/node/44607.
Figura 1-9
Puente sobre el río Otún8. grabado realizado por De Neuville, A.; Saffray, Charles. Fuente: reproducción autorizada por el Banco de la República de Colombia, http://www.banrepcultura.org/node/44406.
Figura 1-10
Puente de guadua en el río la paila. grabado realizado por André, Edouard Francois, 18401911; E. Riou. Fuente: reproducción autorizada por el Banco de la República de Colombia, http://www.banrepcultura.org/node/44592.
Su tipología, materiales y procesos constructivos cambiaron con la llegada de los españoles a América, quienes heredaron o asimilaron algunas costumbres y experiencias de la construcción de puentes por parte de los romanos. Según Patiño [19], hubo tres factores o elementos tecnológicos que influyeron en los españoles en estas labores:
Los animales domésticos, y entre ellos, las bestias de carga (caballos, mulas, bueyes); otro, las herramientas metálicas; y, finalmente, la técnica arquitectónica del arco y la bóveda, que permitió hacer puentes rígidos más duraderos que los indígenas, para resistir más
Figura 1-11
Sistemas de puentes en guadua. Fuente: desarrollada por Leonardo Ochica.
Figura 1-12
Sistema de puentes con vigas y apoyos verticales en madera. Fuente: desarrollada por Leonardo Ochica.
peso (como el de los animales) que crearon la necesidad de construir vías adaptadas para la movilización de cuadrúpedos, y, por consiguiente, más anchas y menos accidentadas que las necesarias para mantener las comunicaciones de gente de a pie, como eran los indígenas ecuatoriales. Las herramientas especializadas (hachas, machetes, sierras, cuñas de hierro, picos, martillos, machos, barras, etc.) permitieron realizar el trabajo de los caminos en forma más eficiente y rápida que con las hachas y regatones de piedra
Figura 1-13
Tarabita sobre un torrente.Grabado ralizado por De Neuville, A.; Saffray, Charles. Fuente: reproducción autorizada por el Banco de la República de Colombia, http://www.banrepcultura.org/node/44437/zoomify.
y las macanas de rozar de que aquellos disponían. La técnica arquitectónica y nuevos materiales, como el mortero de cal, incrementaron la solidez de las construcciones civiles.
Con respecto a la mano de obra indígena y las mitas de construcción y mantenimiento de caminos, calles y puentes, la referencia [19] expresa:
Por regla general correspondió al indígena la mayor parte del trabajo concerniente a la policía caminera. Ello ocurrió, primero, bajo el servicio personal, cuando los indios enrolados por fuerza en expediciones de descubrimiento y conquista, iban lado a lado con los zapadores españoles. Después, mediante el sistema de la mita o turno. Sucedió en esto como en la tecnología agrícola, que, verificado el aporte de elementos nuevos, la conservación y el mantenimiento de los servicios públicos quedaron al cuidado del aborigen.
Además, sobre la forma como eran los caminos comenta:
Los caminos indígenas, coloniales y republicanos, hasta el advenimiento de las verdaderas carreteras en los últimos 50 años, fueron sólo brechas angostas, por donde escasamente pasaban personas o animales en fila india. Cuando acaecía venir otra persona o recua de vuelta encontrada, una de las dos debía hacerse a un lado, si se podía. Así cuenta Humboldt que ocurría en el camino del Quindío, en 1801. En el de Nare, la experiencia enseñó que cuando dos mulas se encontraban, el mulero hacía acostar una de ellas atravesada, maneándola y tapándola, mientras la otra saltaba por encima, debido a la costumbre de pisar siempre en los mismos sitios, con que se formaban las depresiones llamadas, en algunas partes, sartanejas o cangilones.
Sobre los puentes de madera, la anterior referencia explica que hubo dos modalidades: los abiertos y los de cobertizo. Para hablar de estos tipos de puentes se incluyó el estudió de la ruta de un viajero (Miguel de Santiesteban) desde 1740-1741, que incluyó el recorrido que tuvo entre Guayaquil hasta Caracas y donde encontró, entre otras:
Con respecto a los puentes de calicanto y de piedra, la referencia [19] comenta que:
Los indígenas americanos de la faja ecuatorial desconocieron el uso de la mezcla de cal como mortero para unir bloques de piedra o ladrillo. Esta técnica fue importada por los españoles, que, a su vez, la aprendieron de los romanos. Sin embargo, se hicieron pocos puentes de calicanto en la época colonial y aún durante gran parte de la republicana; hasta donde llegan los datos, ninguno de este tipo fue construido antes de fines del siglo XVII. La mayoría estaban cerca a ciudades o dentro de ellas, y pocos o ningunos en caminos comerciales.
Los arquitectos e ingenieros que han estudiado este tema (Cadavid y Moure [17], Galindo y Paredes [20], entre otros), coinciden que la mayoría de sus tipologías y procesos constructivos se basaron en las experiencias de Europa y de Estados Unidos, dependiendo de la época. Por las circunstancias políticas y económicas de la época republicana, dada la falta de experiencia en la construcción de este tipo de estructuras y el poco presupuesto, además de diversos conflictos políticos, algunos de los puentes fueron ejecutados por empresas extranjeras, las cuales los realizaron a través de beneficios acordados con el Estado, consistentes en la autorización del cobro de peajes o pontazgo por un número determinado de años. Para tener una idea de cómo eran las condiciones de este pontazgo, se encontró en la referencia [18], la recomendación que le dio el ingeniero colombiano José María Villa2 a los empresarios para empezar a recuperar lo invertido después de terminar de construir el puente Piedras: “quince centavos por cada pasajero a caballo o sobre cada carga de mercancías o efectos, o sobre cada bestia caballar o mular, o sobre cada cabeza de ganado mayor. Y cinco centavos por cada pasajero de a pie o por cada cabeza de ganado menor”.
Sobre los puentes en arco de ladrillo existen algunos relatos o documentos históricos que indican cómo fue su origen y desarrollo, entre los que se destaca la referencia [20], que describe detalladamente los procesos y dificultades en su construcción, los casos de derrumbamiento, los tipos de materiales, así como la manera en que los maestros e ingenieros adquirieron experiencia para su diseño y construcción. También sobre este tema y en particular de un puente importante de arco, la referencia [19] comenta lo siguiente:
El llamado puente Ortíz de Cali, hecho de mampostería, dado al servicio en 1844 (Arboleda, 1919, II, 193), era el mejor que un viajero extranjero encontró en la Nueva Granada en 1854 (Holton, 1857, 523). En el tercer cuarto del siglo XIX, entre Popayán y Cartago sólo había cinco o seis puentes dignos de tal nombre; pero ya en 1918 existían en todos los ríos (Gutiérrez, 1921, II, 123).
Galindo y Paredes [20] afirman que en la época de la Colonia la introducción de carretas jaladas por animales produjo que algunos caminos construidos en la era precolombina fueran inútiles para los nuevos fines y que tuvieran que ser remplazados o adaptados. Esto generó preocupación de los funcionarios españoles quienes eran conscientes de que existía el aislamiento entre los pueblos o zonas y solicitaron que se construyeran nuevos caminos y puentes, que conectaran, por ejemplo, costa Caribe con el antiplano cundiboyacense, los alrededores con Santafé de Bogotá y Cartagena de Indias, Girón con San Gil, Tunja con Santafé de Bogotá, entre otros. Para los puentes solicitaron estructuras duraderas que pudieran superar luces importantes, utilizando materiales tales como: madera, ladrillo y piedra. Hubo una época en que optaron por los puentes en arco de ladrillo y no de madera, que aunque eran más costosos fueron más duraderos y los que poco a poco conectaron algunos de los caminos de las rutas principales de Colombia. Según esta misma referencia, los primeros puentes en Popayán de este tipo, que todavía están en pie, fueron los siguientes:
Figura 1-14
Puente sobre el río Molino en Popayán construido en 1739. Fuente: reproducción autorizada por Galindo [20].
Figura 1-15
Luz del puente sobre el río Cauca construido en 1769. Fuente: reproducción autorizada por Galindo [20].
Figura 1-16
Puente del Humilladero sobre el río Molino construido en 1868. Fuente: reproducción autorizada por Galindo [20].
Figura 1-17
Puente sobre el río Guadalajara, en Buga, construido en 1874-1900. Fuente: reproducción autorizada por Galindo [20].
Otra estructura, de la cual se tiene poca información, es la del puente en arco sobre el río Juanambú, que según la referencia [20] fue construido por el fraile Serafín Barbetti en 1866-1868, cuya tipología se observa en la pintura que se presenta a continuación. Esta misma referencia considera que hay vestigios que corresponden a parte de dicho puente, lo cual concuerda parcialmente con dicha pintura, cuya confirmación depende de información histórica complementaria y/o estudios de arqueología.
Figura 1-18
Grabado del puente sobre el río Juanambú realizado por André, Edouard Frangois, 18401911; E. Riou. Fuente: reproducción autorizada por el Banco de la República de Colombia, http://www.banrepcultura.org/node/44636.
Según Cadavid y Moure [17], en la ciudad de Bogotá se construyeron diferentes puentes en la época de la Colonia, entre los que figuran: San Francisco, San Agustín, de Lesmas, San Victorino, de las Aguas, del Carmen y el puente el Giral. A las afueras de Bogotá otros tales como: Grande de Camino a Occidente, Bosa, San Antonio (ver figura 1-19), Aranda, Sopó y El Común (ver figura 1-20 a la figura 1-22). Bateman [21] coincide con lo anterior y expresa adicionalmente en uno de sus libros lo siguiente:
Indudablemente de las obras materiales construidas en la Colonia, aquellas que alcanzaron mayor grado de perfección, y que es dado a contemplar, son los puentes, construidos ya en las calles de la antigua Santafé, para pasar entonces los ríos de San Francisco, San Agustín y otros, como los construidos en los caminos, entre los cuales merecen citarse el del Común [ver figura 1-20 a la figura 1-22], del que ya hablamos, el de Aranda, etc.
Sobre los puentes Aranda, el de Bosa y San Agustín, estos dos últimos destruidos por una avenida del río, Bateman [21] comenta:
El puente de Aranda, que aun existe como curiosa muestra de la ingeniería colonial, fue construido en tiempo del Virrey Messía de la Zerda, y deriva su nombre del dueño de los terrenos adyacentes en aquella época, que lo era Juan de Aranda; no es, como se ha creído generalmente, que se le haya llamando así en honor del ministro de Carlos III. En cuanto al puente de Bosa debemos recordar que don Francisco Fernández de Heredia, procurador de la ciudad, hizo presente al gobierno en 1713 la necesidad de construir un puente sobre el río Tunjuelo, en el camino que conduce de la ciudad de Bosa, Soacha y Fusagasugá, e hizo notar la necesidad de la obra, por ocurrir en invierno en este río desgracias personales al atravesar el Tunjuelo. La labor fue emprendida por acuerdo del cabildo y luego de formar expediente sobre el asunto, la remato el albañil Antonio Ailón por 4.000 pesos. El puente fue de arco y prestó servicio varios años, siendo destruido por violenta avenida del río. Messía de la Zerda hizo construir en 1768 el puente que aun existe, en el mismo sitio donde construyó Ailón el suyo.
El oidor Lesmes de Espinosa Sarabia dejó su nombre unido al segundo puente que se levantó sobre el riachuelo de San Agustín, en lo que es hoy la carrera 6a con calle 7a (Avenida Belalcázar), obra que existió hasta el 23 de octubre de 1814, en que fue destruido por una avenida de San Agustín, que formó un torrente tan abundante y tan fuerte que cubrió de grandes piedras las calles y la plaza de que hoy se llama de Ayacucho.
También dicho autor comenta sobre el puente Puentegrande:
Se debe al presidente Don Diego de Egues y Beaumont, caballero del hábito de Santiago, y condecorado con muchos honoríficos títulos, quien llegó a Santafé el 9 de febrero de 1662, el haber principiado la obra del llamado puente Puentegrande, sobre el río Funza o Bogotá, en la carretera de occidente, entre Fontibón y el Cerrito, junto al histórico campo de el santuario, el que aun presta servicio habiendo recientemente sufrido algunas reformas que no dañaron su estilo colonial.
Durante la presidencia del general de artillería don Diego de Villalba y Toledo, gentil hombre y mayordomo de don Juan de Austria, se llevó a cabo la terminación de esta obra. El costo de ella fue de $ 30.000 y el puente se edificó en seco, a un lado del álveo el río, y por consiguiente fue preciso abrir nuevo cauce para que el agua pasase por debajo de los arcos. En esta construcción trabajaron multitud de indígenas de los pueblos circunvecinos, habiendo reemplazado este puente a los de madera, que eran arrebatados frecuentemente por las crecientes, evitando a los transeúntes el paso por medio de las balsas que ocasionaba desgracias frecuentes.
El primer puente sobre el río San Agustín. Sitio en lo que es hoy intersección de la carrera 7 con calle 7a, fue construido por el licenciado Luis Enrique durante el gobierno de Sande. Llamó a trabajar a dicho puente a indígenas de los pueblos de Tunjuelo, Usme, Chipaque, y Ubaté (...) Este puente posteriormente fue mejorado, durante la administración de Egues Beaumont, por Don Francisco Caldas Barbosa, síndico de la ciudad.
Con el nombre de Puente San Miguel fue construido el primer puente en madera que se hizo en la ciudad, en tiempo del famoso oidor Montaño, quien gobernó la colonia de 1551 a 1558, sobre el río San Francisco, en lo que es hoy la intercesión de la carrera 7 con la avenida Jiménez de Quesada. Destruidos por una violenta avenida del río, el presidente de la época ordenó la construcción de un puente nuevo de piedra y ladrillo que ya tuvo el nombre de puente de San Francisco. Este existió hasta el año en que llegó el presiente Egues Beaumont, en que fue destruido nuevamente por una avenida del río. Eugues Beaumont lo hizo reconstruir en 1664, habiendo substituto hasta 1883 en que se amplió.
Igualmente, Bateman [21] habla sobre el puente Arzobispo construido en 1808 y el puente del Carmen construido en 1890, estructuras que prestaron un servicio adecuado y contribuyeron con el desarrollo de esta zona.
El puente El Común, que es un monumento nacional, fue construido en el gobierno del Virrey Don José de Ezpeleta en 1792, cuya obra posibilitó en su
Figura 1-19
puente de San Antonio. Grabado realizado por André, Edouard Frangois, 1840 1911; E. Riou. Fuente: reproducción autorizada por el Banco de la República de Colombia, http://www.banrepcultura.org/node/44505.
momento la comunicación entre Santa Fe y Chía. No tuvo inconvenientes en su presupuesto, lo cual permitió un mayor refinamiento en su diseño que no se había visto en las obras públicas de la época. Dicho puente fue diseñado y construido por Domingo de Esquían, quien fue el más notable de los ingenieros de la época, y que trabajó en la construcción de otras obras entre las que se destacan, la Catedral y las torres de la Tercera, obras afectadas por el terremoto del 12 de julio de 1785. Es un puente que se apoya en cuatro pilastras de piedra, muy bien labradas, en las cuales se construyeron cinco bóvedas generadas por arcos apai- nelados. Para conocer más sobre la historia de este puente y de su restauración, existen varias referencias, entre las que se destaca la referencia [17], que realizó un trabajo riguroso, excelente e importante sobre este tema vital para el país. De la figura 1-20 a la figura 1-22 se presentan algunas fotografías representativas y esquema de este puente tomadas de la referencia antes mencionada.
figura 1-20
Puente de arco inferior cerrado-Puente El Común. Fuente: reproducción autorizada por el arquitecto Moure E. contenido en la referencia [17].
figura 1-21
Puente de arco inferior cerrado-Puente El Común. Fuente: reproducción autorizada por el arquitecto Moure E. contenido en la referencia [17].
Figura 1-22
Puente El Común. Modelo en elementos finitos para el estudio de su restauración. Fuente: reproducción autorizada por el arquitecto Moure E. contenido en la referencia [17].
Otro puente importante para la historia de Colombia es el de Occidente (Antioquia), diseñado y construido en Santa Fe de Antioquia entre 1887 y 1895 por el ingeniero José María Villa bajo el gobierno del General Marcelino Vélez (ver figura 1-25). Según la investigación realizada por las referencias [18] y [21] sobre la vida y obra del ingeniero José María Villa, se concluye que dejó una huella memorable para la ingeniería del país. Es un ejemplo de admirar y seguir, ya que fue un hombre brillante, cuya pasión después de estudiar en Estados Unidos y tener la oportunidad de participar en el diseño del puente Brooklyn, fue diseñar y construir puentes colgantes capaces de soportar los efectos dinámicos del viento y que se constituyeran en obras que comunicaran pueblos que contribuyeran con el progreso de Colombia. Según esta misma referencia, fue un colombiano de familia paisa, que nació en Sopetrán (Antioquia) en 1850, muy echado para adelante, llamado coloquialmente “Josema” y un estudiante sobresaliente en ciencias (especialmente matemáticas), lo cual demostró en la Universidad de Antioquia, donde cursó sus estudios clásicos para seleccionar alguna profesión de la época, y en el Instituto Stevens de Hoboken de Estados Unidos donde obtuvo su título de ingeniero.
Era un hombre inquieto, que además de gustarle tocar el violín y tomar aguardiente, le apasionaban los números, lo cual demostró en cada momento, como lo sintetiza la referencia [18] con el siguiente párrafo:
La voz de Antioquia