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2009
Ingeniero Civil Marco A. Boidi Primera Junta 332 – Rafaela – Santa Fe [email protected]
[ El puente de hierro sobre el arroyo
las Calaveras – Lehmann – Santa Fe] Descripción del puente, en el contexto histórico en el que se construyo y la necesidad de ser restaurado y declarado patrimonio histórico.
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El puente de hierro sobre el arroyo las Calaveras
Fue construido con la misma tecnología y material que la torre Eiffel, en
1887. Dos años antes que se inaugure la legendaria torre parisina. Es una
obra de ingeniería que debe considerarse patrimonio histórico y ser
preservada en consecuencia.
Introducción
En el año 1881, la empresa de Guillermo Lehmann, comienza a vender terrenos a inmigrantes europeos en lo que hoy es la Colonia Rafaela. En 1882, se comienza a colonizar Lehmann de idéntica manera.
El camino más directo para comunicar ambos poblados, debe cruzar el arroyo las “Calaveras”. Este es un pequeño cauce que escurre con muy baja pendiente y tiene un ancho de pocos metros. Su caudal depende principalmente de las lluvias, siendo en períodos de estiaje sensiblemente bajo y en época de lluvias alto y desbordante.
En esos primeros años de colonia, fue necesario, la construcción de una pequeña alcantarilla para franquear el paso. Actualmente quedan vestigios de un estribo de esa pequeña estructura, consistente en mampostería asentada en barro y cal.
Desde hace décadas (tal vez desde 1887), existe un gran puente de hierro, que pasa desapercibido para la mayoría de sus usuarios.
Pero estando esta construcción tan a la vista y siendo tan usado en ocasiones, poco se le conoce y muy poco o nada se lo ve. “Porque ver es mirar y comprender. Y el puente es testigo privilegiado y testimonio de la época en que se gestó y tiene, bien a la vista, significados profundos que está deseando compartir” (Rui-Wamba). Tenemos un privilegio enorme, aún existe la firma de su fabricante. Se lee claramente, luego de 122 años “Patent Shaft Axletree Co – 1887 – Engeneers – Wednesbury” Con este puente se puede dialogar. El se presta gustoso a hacerlo, en un lenguaje que aprendió de los ingenieros y de los obreros-artesanos que lo construyeron hace casi 125 años.
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Este puente siempre me atrajo y este artículo pretende, decodificar parte de su historia. Al final de este artículo habrá certezas, pero quedará una sensación de incertidumbre. ¿En qué año se realizó el montaje en este sitio? ¿Quién lo instaló? Se ensayara una respuesta no obstante confío en resolver estas preguntas con el aporte de memoriosos habitantes de estos pagos.
Contexto histórico de la ingeniería estructural, en la época de construcción del puente.
No caben dudas, que este puente es desproporcionado para el pequeño arroyo a salvar, teniendo en cuenta la época en que se construyó. Es más, no existe en la región otro puente de estas características para uso carretero. Este puente está preparado para paso de ferrocarril y tiene una luz de casi 20 metros.
En 1887, este tipo de puente era lo último en tecnología. Solo 30 años antes, se patentaron sistemas estructurales de vigas reticuladas que componen su estructura. Y como ya se mencionó, la Torre Eiffel que significó el triunfo del hierro como material estructural revolucionario, se concluyó en 1889, dos años después de nuestro puente.
Merece la pena, una revisión de la evolución de la ingeniería estructural. De acuerdo a J. García Conde en su obra “Los Puentes del tren” : “El tren fue el símbolo de una Revolución Industrial que brotó, en la frontera de los siglos XVIII y XIX, en la pragmática y comercial Inglaterra y se expandió en muy poco tiempo por gran parte de los países de la Tierra. En 1779 los herreros Darby y Wilkinson se adelantaron a su tiempo y levantaron el primer puente de fundición sobre el Severn en Coalbrookdale (Inglaterra).
Primer puente de fundición sobre el Severn en Coalbrookdale (1779)
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En 1830, cuando se comenzó a expandir el ferrocarril, se empezaron a realizar puentes utilizando hierro forjado. Los progresos en la metalúrgica permitieron evolucionar de la fundición (un material que no resiste tracción) al hierro forjado (resistente a la tracción pero poco dúctil y de rotura frágil) y años más tarde (1856) al acero (resistente a la tracción, pero con gran ductilidad)” Los ingenieros estructurales, comenzaron proyectando puentes “colgantes”, que habían dado resultados satisfactorios para pasos de carros y animales pero pronto se dieron cuenta que eran demasiado flexibles para el paso de trenes. Su diseño se orientó a utilizar arcos y en 1850 comenzaron a patentarse y usarse sistema de vigas tipo celosía o reticulado. (Howe, Pratt, Warren, etc). En 1852 el puente de Chepstow sobre el Río Wye (fig), con 91 metros de luz fue el iniciador del sistema estructural de vigas reticuladas metálicas. Se inició entonces un capítulo extraordinario de la ingeniería estructural que se extendió durante todo el siglo XIX: “la edad del hierro y del acero estructural”, con realizaciones excepcionales, tanto por la geometría de los puentes como por los procedimientos innovadores utilizados en su construcción.
Puente ferroviario de Chepstow sobre el río Wye (1852), utilización de vigas reticuladas.
Paralela al desarrollo de las construcciones en celosía, es la evolución en el
entendimiento teórico que de éstas tenían los ingenieros que las proyectaban. El
diseño de las primeras vigas y celosías avanzó por prueba y error, basándose en
las experiencias con puentes anteriores o en modelos a escala que se ensayaban
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para estimar la carga que soportarían y saber que miembros más débiles
requerían un refuerzo.
Tras Galileo, Hooke, Marriotte y Coulomb, en los siglos XVII y XVIII, la teoría de la flexión en vigas fue finalmente resuelta de forma práctica por Navier en 1824 y perfeccionada por su discípulo Saint-Venant en su tratado de 1857. Mohr, Winkler, Menabrea, Collignon o Castigliano son otros nombres imprescindibles que no pueden dejar de recogerse al referirse a la teoría de las estructuras en el siglo XIX. El análisis de las celosías, sometidas como las vigas a flexión, avanzó sin embargo de forma bastante independiente. Una correcta teoría sobre su diseño, que realmente permitiese diseñar las barras en proporción a la fuerza que sobre ellas actuaba, no se desarrolló hasta mediados del siglo XIX. En 1847 el neoyorquino Squire Whipple publicó su libro “A work on bridge building” que por primera vez proporcionaba un método racional para el diseño de celosías, describiendo la descomposición de fuerzas en los nudos que debía mantenerse en equilibrio. En Europa, las primeras grandes contribuciones fueron las del escocés Robert Bow con su “Tratado de Arriostramiento” de 1850 y la “Mecánica Aplicada” de Rankine en 1858. Estudios como los que se publican en los años 50 en la revista “Proceedings of the Institution of Civil Engineers” sobre las fuerzas en las diagonales también fueron aportaciones relevantes. Muchos de estos avances teóricos vienen a coincidir con un creciente uso del hierro, que los impulsó a raíz de dos de sus características diferenciadas. Si la piedra era pesada y cara, y la madera ligera y barata, el hierro era en cambio ligero y caro. Los puentes de hierro eran en comparación con los de piedra menos tolerantes con unas sobrecargas que el tren había disparado, pues por la ligereza del material éstas pasaron a suponer una parte mucho más significativa de la carga total que el puente debía soportar. Los esfuerzos que debían resistir los diferentes elementos pasaron a ser muy dependientes de la carga de tráfico y su desconocimiento se tradujo no infrecuentemente en fallos locales o incluso colapsos de estructuras. Por otro lado el precio del hierro no favorecía precisamente la solución que se daba a esta problemática con la madera, que consistía simplemente en un empleo generalizado de elementos sobredimensionados pero de poco coste. Así pues, existía una fuerte demanda de métodos que permitiesen establecer científicamente los esfuerzos a los que los distintos elementos de una celosía
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estaban sometidos para poder en consecuencia situar eficientemente el material y optimizarlo de forma segura. La solución definitiva a esta demanda la proporcionaría el ingeniero alemán Carl Culmann que 1866 publicó “Die Graphische Statik” (Estática Gráfica), obra que serviría de referencia a los ingenieros durante décadas. En ella Culmann desarrollaba métodos gráficos para el cálculo de esfuerzos en vigas y barras. El sucesor de Culmann, Wilhelm Ritter, perfeccionó sus métodos, que acabaría de estandarizar el italiano Cremona, del politécnico del Milán, cuyos famosos diagramas se generalizaron como procedimiento gráfico para el cálculo de estructuras y sólo se abandonarían ya con la llegada de las primeras computadoras”
Ejemplos de cálculos de celosías empleando la estática gráfica desarrollada por Culmann.
Al momento de fabricar el puente, los ingenieros de Patent Shaft Axletree Co, disponían de un material adecuado (hierro forjado o pudelado) y conocían los principios teóricos (válidos en la actualidad) para diseñar eficientemente el puente.
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Diseñaron con lápiz y papel, haciendo gala de una acertada concepción y unos cuidados detalles.
Acerca del fabricante:
PATENT SHAFT AXLETREE a fines del siglo IXX (Historia Wednesbury-Parker)
Fotografía placa del fabricante, en el Puente.
La empresa nace en 1830, en la localidad de Wednesbury (Inglaterra), una zona donde se desarrollo la industria metalúrgica gracias a la presencia de minas de carbón (energía) y mineral de hierro (materia prima). Fue una zona de vital importancia en la revolución industrial.
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Publicidad 1922
Según Parker (5), en 1864 la empresa contaba con 1500 operarios y fabricaban elementos para la industria del ferrocarril incluyendo los ejes, ruedas, calderas y rieles.
La empresa proveyó puentes de ferrocarril para todas las empresas ferroviarias en el Reino Unido, y la compañía también construyó algunos de los principales puentes en Egipto, India, Japón, Sudáfrica y América del Sur.
La empresa se fusionó con otros grupos, fue víctima de la depresión del decenio de 1970 y cerró en 1980. Los edificios fueron demolidos en 1986.
Acerca del material
Sin haber realizado ningún análisis metalográfico y de resistencia a tracción, se supone que el material es hierro pudelado (hierro forjado)
La presunción se basa en la pequeña corrosión que presenta el material a pesar del escaso mantenimiento, y en los procesos que usaba el fabricante en la época. (en 1887 coexistían el hierro pudelado y el acero, pero era más barato el primero y el segundo presentaba problemas de calidad).
Es interesante el artículo “Identificación y caracterización de un acero y una fundición utilizados en la construcción de puentes ferroviarios del siglo pasado” de A. Picasso, R. Romero y A. Cuniberti (Año 2000)
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Las conclusiones de los autores, luego de estudiar puentes ingleses de 1890, ubicados en Uruguay, indican que se trata de un acero de baja aleación, del tipo hierro pudelado, cuya micro estructura revela claramente el proceso de fabricación mediante la deformación en caliente de láminas superpuestas. Las inclusiones no metálicas serían compuestos de silicato de manganeso y hierro, material que se agregaba habitualmente al hierro para obtener el hierro pudelado. Luego de un siglo de uso en un ambiente natural no especialmente protegido, el hierro presenta muy baja corrosión. La tensión de fluencia es de aproximadamente 250 Mpa con un 8% de elongación, mientras que un acero actual presenta una tensión de fluencia ubicada entre 190 y 250 MPa, con una elongación del 38%
Características del puente: Está ubicado Sobre camino de tierra, a 2500 m al sur de Lehmann y 1200 m al oeste del ramal ferroviario Rafaela-San Cristóbal.|
Arroyo “Las Calaveras”
Puente
Metálico
Vías FF.CC.
Belgrano
(abandonado)
Construído en
1887
Lehmann
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Sistema estructural
Posee dos vigas simplemente apoyadas, del tipo reticulada con una configuración híbrida entre Pratt y Long (las diagonales forman un arriostramiento tipo cruz de San Andrés).
La luz entre apoyos es de aprox. 20 metros. Los cordones superior e inferior están configurados con dos perfiles laminados tipo U, unidos por platabandas superiores e inferiores roblonadas.
Las diagonales están formadas por bielas dobles de hierro articuladas en su unión con los montantes y cordones mediante un perno pasante, constituyendo un cuidado detalle para evitar flexiones en la misma. En cada cruz, una de ellas trabaja a tracción y la otra no tomará el esfuerzo de compresión por su gran esbeltez.
Vista desde el Norte
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Vista desde el lado este (aguas abajo) – Se aprecia la viga reticulada tipo Pratt, con la modificación de tener las diagonales con la configuración cruces de San Andrés.
(Reminiscencia de la configuración Long)
Detalle de cordón superior y su unión articulada con montantes y diagonales. Gran detalle que implica que las barras trabajen solamente con esfuerzos axiales, eliminando la
flexión.
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Los montantes están formados por dos perfiles laminados U, unidos por celosías, teniendo la configuración ideal para resistir compresión. Adicionalmente como están empotrados elásticamente a vigas de alma llena del tablero, arriostran el cordón superior para evitar el pandeo en el plano perpendicular al de la viga reticulada. En la foto se aprecia el cuidado detalle de la articulación de nudos y el trabajo de roblonado.
El diseño estructural del puente es muy bueno lo que demuestra un perfecto conocimiento de los esfuerzos a los que está sometido y la forma más económica de resistirlo en cuanto a la utilización de la menor cantidad de hierro.
El tablero está formado por vigas de alma llena de inercia variable, arriostradas por planchuelas y sobre esta descansa un entablonado de quebracho. La capa de rodamiento es simplemente suelo.
En la foto se puede apreciar un doble entramado de durmientes de quebracho.
doble entramado de durmientes de quebracho
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Vigas de alma llena de inercia variable, para mayor aprovechamiento del material. Cuidadoso roblonado y detalles de unión.
Otra foto del tablero, donde se ven vigas de alma llena roblonadas y un entablonado de quebracho.
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Los estribos del puente están formados por un entramado de durmientes unidos con gran técnica por pernos de hierro y adecuados encastres. El abandono y el
vandalismo del hombre han provocado daños importantes en varios lugares
del mismo.
Las vigas principales del puente descansan sobre columnas compuestas por cuatro durmientes de quebracho colorado. Vinculados entre si por placas de hierro, vinculadas con pernos de hierro atornillado.
Se desconoce el sistema de fundación, empleado. Dadas las características del suelo, la madera de quebracho puede estar hincada (hay fotos que atestiguan el uso de esta técnica en la construcción de ferrocarriles santafesinos) o bien sobre fundación directa.
Detalle del apoyo, de la viga este en el apoyo norte. Se observan daños severos en la columna de quebracho (capitel y tramos de vinculación)
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Detalle del apoyo, de la viga este en el apoyo sur. Se observan daños severos en
la columna de quebracho. Un tramo fue incendiado
Estribo norte
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Aleta oeste, del estribo norte. Falta total de mantenimiento Contexto histórico de los Ferrocarriles en Santa Fe.
Mientras la expansión ferroviaria se gestaba en el sur provincial, el 3 de Noviembre de 1882 la legislatura de la provincia autorizó al Poder Ejecutivo para contratar a la firma John Meiggs & Sons, de Londres, la construcción de un ferrocarril a vapor, “que partiendo del embarcadero de la ciudad de Santa Fe, cruce el Río Salado en el punto que se designe de acuerdo con los contratistas, y se dirija hacia el norte, pasando por las colonias principales, fijándose su extensión en 100 kilómetros. Las obras dieron comienzo en 1883 y se denominó Ferrocarril de Santa fe a las Colonias.
La línea de Santa Fe a Rafaela fue habilitada al servicio público el 15 de Julio de 1885. Posteriormente sus líneas fueron extendiéndose alternativamente hasta Rosario (1886), San Cristóbal (1887), Villa María (1904) y Resistencia (1907).
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En el año 1888, el Gobierno de la provincia cedió la explotación de este ferrocarril a la Compañía francesa Fives Lille, y en 1890 sus líneas fueron transferidas a la Compañía francesa de ferrocarriles de la provincia de Santa Fe.
El 8 de junio de 1888, la provincia de Santa Fe concedió a José Baltasar y compañía la construcción de una línea de tranvía de vapor desde la colonia Rafaela hasta la colonia Vila, pasando por las de Roca y de Castellanos. En los primeros años, la línea fue construida y explotada por los contratistas Sulzbach Co. En 1893, se expanden los ramales de Vila a Pueblo Marini y de Josefina a Fraga, totalizando una longitud de 86 kilómetros.
De acuerdo a lo expuesto, el tramo de ferrocarril que une Rafaela, con San Cristóbal se construyo en 1887 (mismo año que nuestro puente) y su traza se encuentra a 1200 m al este de nuestro sitio.
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Propaganda del Ferrocarril de Santa Fe Fecha no precisada
¿Cómo se construyo nuestro puente?: Como ya vimos, los elementos del puente fueron diseñados y construidos por la empresa británica Patent Shaft Axletree Co en Wednesbury, en el año 1887. El montaje posiblemente fue realizado ese mismo año, cuando se construyó el ramal Rafaela-San Cristóbal. Por el peso del puente prefabricado, seguramente se necesito de un transporte por este ramal y el montaje requirió la mano de obra especializada de la empresa constructora del ferrocarril. Esto último es una presunción. Afortunadamente existe una fotografía del montaje de un puente de similar tipo estructural, con la diferencia de que consta de tres tramos simplemente apoyados, sobre estribos de mampostería. La fotografía fue obtenida en 1891, en el cruce
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del ramal Nelson, en su paso sobre el río Salado. Este puente aún existe y se encuentra en buen estado de conservación.
Montaje de un puente sobre el Río Salado. Ramal Nelson 1891
En la imagen se puede apreciar, que en esa época, en las que no se disponían medios de elevación, se recurría a realizar una cimbra provisoria de madera, para luego con su ayuda y el empleo de poleas poder ensamblar el puente mediante el empleo de roblones calentados. ¿Qué hacer con el puente? Este puente se construyó a los pocos años de ser poblada la zona de Rafaela y Lehmann. Es una obra de gran adelanto tecnológico para su tiempo y debe protegerse y conservarse como patrimonio histórico. A pesar de no haber tenido mantenimiento y estar olvidado, la superestructura metálica presenta un buen estado, mientras que es necesario realizar una intervención en las columnas y estribos de quebracho que lo sostienen para evitar su colapso. Este es un tema primordial, para evitar accidentes y poder seguir usando el puente.
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Citando al ingeniero español Rui-Wamba (1998)
Con la reparación de las columnas, estribos, un mantenimiento sistemático y la construcción de senderos para visitarlo, el mismo podrá ser un interesante sitio para conocer una parte importante de la historia de la colonización. Caso contrario, utilizando las palabras de Ortega, “la realidad ignorada prepara siempre su venganza” Ing. Civil Marco A. Boidi Rafaela, mayo de 2009.
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BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
1) Los puentes del tren. J. García Conde. Fundación Esteyco 2006.
2) Identificación y caracterización de un acero y una fundición utilizados en la construcción de puentes ferroviarios a fines del siglo pasado. Picasso y otros. Jornadas SAM 2000 - IV Coloquio Latinoamericano de Fractura y Fatiga, Agosto de 2000
3) Aforismo estructurales. Ing. Rui-Wamba. 1998.
4) Razón y ser de los tipos estructurales. Ing. Torroja.
5) History of Wednesbury. Bev Parker.
6) Historia de Rafaela. Municipalidad de Rafaela.
7) http://ferrocarriles.wikia.com
