viga hiperestatica

Viga hiperestática: la ingeniería de los puentes

Ingeniería Civil y Transporte
 19-may-2021 | Structuralia

Podríamos fácilmente afirmar que entre la viga de un pórtico en un edificio convencional y un puente, solo hay un salto de escala; y aunque parezca muy alocado te explicaremos por qué. Todo gracias al concepto de la estática en elementos estructurales.

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Hiperestaticidad

La hiperestaticidad es la condición de aquel elemento estructural cuya “ecuación de fuerzas” dentro la estática está en equilibrio, pero con la particularidad de que no es posible determinar las fuerzas externas y reacciones que posee.

Se puede hablar de tres tipos de hiperestaticidad en elementos estructurales :

  • La hiperestaticidad interna, es aquella que se da cuando no es posible determinar los esfuerzos internos.
  • En cambio, la hiperestaticidad externa se da cuando no es posible conocer las fuerzas de reacción; entre la estructura y el suelo.
  • Y finalmente la hiperestaticidad total, se produce cuando las dos condiciones anteriores se presentan de manera simultánea en dicho elemento. 

Vigas Hiperestáticas

Vigas Hiperestáticas

En el caso preciso de las vigas, se trata de un elemento resistente horizontal, que tiene más condiciones de contorno (restricciones) de los que son estrictamente necesarios. Lo que quiere decir, en congruencia con la hiperestaticidad, que este tipo de vigas no se puede calcular a través de su fórmula de equilibrio, sino que es necesario optar por las ecuaciones constitutivas de su material.


Es la condición que suele aparecer en la construcción tradicional por pórticos, en acero, hormigón o madera.  Ya que el armado, hormigonado, u apernado a los pilares restringe todas las posibilidades de traslación o rotación del elemento estructural.  

Vigas hiperestáticas en puentes

Vigas Hiperestáticas en puentes

Más allá de su presencia en el mundo de la construcción tradicional, el concepto de hiperestaticidad en una viga es la base, y la forma más segura, para cubrir horizontalmente una luz con un elemento rígido, lo que es lo mismo, salvar un vacío con un puente. Aunque no lo parezca, un elemento tan complejo de la ingeniería como un puente, tiene su basamento teórico en la lógica de una viga hiperestática. 


Aún así dentro de la categoría de puentes podemos encontrar una gran variedad de tipologías basadas en el mismo principio: 

Puente recto

Este tipo de puentes es donde el camino de rodadura del móvil, es el mismo que la estructura resistente principal; en otras palabras podemos decir que es un gran pórtico donde la viga, hace función estructural y de rodamiento.

Puente en arco

En este caso, el gran elemento resistente o viga, tiene forma de arco para salvar la luz en cada uno de los casos. Por lo que, es necesario que sostenga un elemento horizontal capaz de conectar ambos extremos manteniendo la continuidad. 

Puentes atirantados o colgantes

Son aquellos, en los cuales el plano horizontal que salva los dos extremos que une el puente, están sostenidos por una serie de tirantes que lo suspenden desde apoyos altos y rígidos. 

Viga Gerber 

Hay un elemento estructural que funcionalmente ejerce de elemento resistente horizontal, que resulta bastante complicado de clasificar dentro de la categorías anteriores. Este elemento es la Viga Gerber, desarrollada por el  ingeniero alemán Heinrich Gerber (1832-1912), quien la patentó en 1866. Utilizada en una gran cantidad de puentes desde finales del siglo XIX hasta la actualidad.


La particularidad de este tipo de viga reside en que está compuesta por varios vanos y rótulas, que permiten, que a pesar de que la viga en sí se apoye como un elemento hiperestático, las cargas internamente se distribuyan de forma isostática por los distintos perfiles que componen la viga a manera de celosía. 

Viga Gerber


Así podemos entender cómo, a pesar de forma que se le de al elemento estructural, a resumidas cuentas, el fundamento es siempre el mismo. Ya sea que estemos hablando de una viga en un edificio residencial con una luz de 5 metros, o un inmenso puente entre dos orillas de un río.

Para profundizar sobre la lógica estructural que se esconde tras el funcionamiento de una viga o un puente te recomendamos el Máster en Cálculo de Estructuras  en Structuralia.

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