Gran Puente de Akashi Kaikyō
Tiene una longitud de 3911 m y su vano central es de 1991 m. Es soportado por dos cables que son considerados como los más resistentes y pesados del mundo.
Los cables que sostienen el puente flotante están formados por 37 000 alambres de acero ultrarresistente cuya longitud, si los juntásemos uno detrás de otro, darían siete vueltas y media a la Tierra.
Es el puente en suspensión más alto, largo y costoso del mundo debido a la investigación para la creación de nuevos materiales que se adaptasen a las exigencias de esta gran estructura.
Se encuentra en la ruta de los tifones, a merced de vientos que alcanzan la increíble velocidad de 290 km/h y atraviesa una de las rutas comerciales más concurridas
Suelo y Anclajes
Todo el peso debe recaer sobre los puntos de anclaje que están en cada extremo del puente, uno en cada isla.
Solo el anclaje sur toca realmente lecho de roca (roca viva).
El resto de las estructuras de sustentación del puente se apoyan sobre sedimentos y extractos superiores sueltos.
En la zona norte hay excavado hasta 60 metros y está lleno de hormigón compactado (El hormigón fue puesto por laminas para evitar que durante el proceso de fraguado se contraiga y se agriete)
El hormigón esta formado por cemento y un 3% de agua en seco.
A 6 metros por debajo del nivel del suelo ponen el refuerzo de acero en la capa superior que proporciona los puntos de conexión para la enorme torre de anclaje que se coloca encima, que es una estructura muy intrincada de acero que proporciona los puntos de conexión con el puente y para fijarla a la base se tuvo que utilizar una nueva mezcla de hormigón altamente fluido para rellenar bien toda la estructura. La parte superior de la torre que sobresale proporciona los puntos a los que se fijan los cables de suspensión.
El anclaje de la zona sur solo tiene 18 metros de profundidad porque descansa sobre un lecho de granito.
Los anclajes de ambos extremos son unidos por los cables, que les transmitirán la mayor parte del peso.
Cada haz dentro del cable se une individualmente a los anclajes para aumentar la seguridad.
Este estrecho tiene una gran actividad de barcos debido a que por él para una ruta comercial. Por este motivo las torres debían estar o más separadas posibles, convirtiéndose en el puente con el vano más largo del mundo (1991m)
El suelo marino que atraviesa este puente no es un suelo fijo y uniforme, sino que está formado por grava, que cubre el lecho de roca.
Geológicamente el suelo del estrecho está compuesto por sedimentos diluviales y granito. Del lado de Akashi los estratos están formados por un 40% de grava de entre 10-20cm de diámetro y del lado de Kobe se encuentra un estrato no consolidado compuesto de cieno barroso duro y arena o arenisca ( Las areniscas contienen espacios intersticiales entre sus granos. En rocas de origen reciente estos espacios están sin material sólido mientras que en rocas antiguas se encuentran rellenos de cemento de sílice o carbonato de calcio. En cuanto a los granos se componen de cuarzo, feldespato o fragmentos de roca)
La solución fue colocar dos ataguías cilíndricas de acero de gran tamaño (70m de alto y 80m de diámetro) en este suelo, a 65 metros por debajo del nivel del mar.
Para evitar que las corrientes retirasen la grava debajo de estos cilindros y que no se hundiese el puente, se excavó en esa grava un hueco circular (fosa) sobre el que se hundió la ataguía y se vertieron piedras alrededor del cilindro rellenando el resto del lecho.
Para evitar que la grava se siguiese filtrando por los huecos entre las piedras (ya que eran de gran tamaño) se vertieron después unidades de filtrado, que son piedras más pequeñas que frenan el flujo del agua entre ellas. De esta manera se evita el decapado del suelo arenoso casi por completo, sin perder la base ni inclinarse.
Torres
Una vez superado el problema de las corrientes se enfrentaron al problema de los fuertes vientos de la zona, y tuvieron que encontrar una estructura aerodinámica que soportase estos vientos y además los frecuentes terremotos que tienen lugar en Japón.
La estructura de las torres es mayormente de acero debido a su alto módulo de Young (>250 GPa), su densidad relativamente baja y su precio, mucho menor que otros materiales con características similares. El acero es una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,008 % y el 2,11 % en masa. El acero inoxidable es una aleación del acero con un mínimo del 10 % al 12 % de cromo consiguiendo así una alta resistencia a la corrosión.
Las torres tienen un modelo cruciforme para no oponerse al paso de los grandes vientos y no crear balanceos adquiriendo una gran estabilidad aerodinámica.
Amortiguadores
En las dos torres principales se colocaron 20 amortiguadores de masa, TMDs, que pivotan en la dirección opuesta a la del viento, cuando éste sopla sobre uno de los lados del puente, los amortiguadores se mecen en la dirección opuesta, equilibrando eficazmente el puente y anulando la influencia del viento. En el diseño del puente también se aplicó un sistema de vigas de refuerzo de dos bisagras que permita a la estructura resistir vientos de 290 km/hora, terremotos con una magnitud de hasta 8,5 en la escala de Richter y fuertes corrientes marinas. El puente también contiene péndulos que están diseñados para funcionar a la frecuencia de resonancia del puente para amortiguar fuerzas.
Cables
Lo realmente sorprendente de este puente son sus cables.
Ya que las torres están mas alejadas de lo normal, unos cables de acero tradicional no eran suficientes para soportar la tensión y habría que utilizar el doble de cables, aumentando también asi su peso.
Para solucionar este problema se diseñó un nuevo acero, aumentando en éste la concentración de silicio, incrementando en un 12% su resistencia a la tracción.
Los cables estaban formados por haces de 127 alambres de 5mm cada alambre. Cada cable consta de 290 de estos filamentos, con un total de 37000 alambres
Los alambres son de alto grado de resistencia y soportan una tensión de 1800 MPa (180 kgf/mm2 ). Por lo tanto se necesitan sólo dos cables principales, mientras que con el grado previo de 1600 MPa, utilizado tradicionalmente en puentes colgantes, se necesitarían cuatro cables principales.
El cable se redondeó mediante abrazaderas.
El estado de los cables debe de ser perfecto, asi que para evitar la humedad se envuelven con hilos de acero. A su vez, esta cubierta de hilos es envuelta con goma anticorrosiva, y para que el sol no deteriore la goma se pinta con pintura especial que no deja pasar la luz. Así los cables estaban protegidos de la luz, el viento, la humedad y la suciedad.
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El único problema ahora para los cables son los huecos de aire que han quedado dentro del propio cable. El espacio entre haces ocupa el 20% del espacio, y está lleno de aire. Para evitar que la humedad y la salinidad del ambiente, se utilizaron un sistema deshumificador que bombea aire seco a través del cable principal las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y mantiene la humedad relativa del mismo por debajo del 40%. Asi se ahorra tener que cambiar todos los cables, que seria un proceso bastante costoso.
Con un arco central de más de 1,6 km. es el puente en suspensión más largo del planeta y también es el puente más caro que se ha construido en la historia con un coste de más de tres mil millones de euros.
Cuanto más largo sea un puente más pesa; un puente en suspensión está diseñado en primer lugar para sostener su propio peso y la fortaleza de sobra será utilizada para soportar la carga del tráfico. El puente de Akashi soporta el 91% de su propio peso y sólo el 9% de su carga corresponde al tráfico de vehículos.