Las vigas y los arcos son dos de los puentes más antiguos y sencillos de la historia y todavía se construyen en la actualidad. Los estilos se diferencian fácilmente por la forma del soporte. Los puentes de vigas usan postes verticales simples para suspender un puente horizontal recto, mientras que los puentes de arco usan una estructura de soporte curvada.
Distribución del peso del puente de vigas
En su forma básica, las vigas son el diseño de puente más simple con cualquier cosa, desde un tramo de carretera elevada hasta tablas de madera sobre una pequeña zanja que forma un puente de vigas. El peso colocado en un puente de vigas se presiona directamente hacia abajo, hacia cualquier soporte debajo, lo que hace que la parte media del puente sea la más débil. Los puentes de vigas utilizan soportes verticales para asegurar el peso en distancias más largas. Pero independientemente de la cantidad de soportes o de cómo estén espaciados, el punto más débil siempre está directamente en el medio, en el punto más alejado entre cada soporte.
Distribución del peso del puente de arco
Famoso utilizado por los romanos para acueductos y pasarelas, los puentes de arco utilizan una estructura redondeada para empujar el peso desde el centro hacia afuera hacia cada extremo. En lugar de tener un punto en el puente que soporta el peso por sí solo, los arcos empujan el peso de manera uniforme hacia los soportes. Por diseño, ningún punto de un arco es más débil que otro, y el arco realmente trabaja para sostenerse. Este modelo de distribución uniforme del peso informa el diseño del puente, siendo el punto central del puente bastante delgado en comparación con cualquier otro punto. Esto es más notable en puentes redondeados de un solo arco, donde el medio es el lugar más alto y delgado de la estructura.
Fuerza
Un puente de arco es más fuerte que un puente de vigas, simplemente porque la viga tiene un punto débil en el centro donde no hay soporte vertical mientras que los arcos presionan el peso hacia afuera hacia el soporte. Esta es una de las razones por las que los puentes de vigas se limitan típicamente a tramos cortos, rara vez más de 250 pies, aunque una serie de puentes de vigas, llamados "tramo continuo", a menudo se emplea para extender el puente largo. Mientras tanto, los puentes en arco se han utilizado para cubrir distancias muy largas, con hasta 800 pies para un solo arco. El puente de un solo arco más largo (en mayo de 2011), el Puente Chaotianmen en China, tiene un tramo principal de más de 1.800 pies y un total de más de 5.700 pies. El puente de tramo continuo más largo del mundo, el Ponchartrain Causeway en Louisiana, se extiende sobre 24 millas de largo, pero los dos tramos de la calzada usan 2.243 y 1.500 puentes de vigas individuales para cubrir ese largo.
Ventajas y desventajas
Si bien ambos tipos de puentes se pueden construir para ofrecer un soporte sólido a largas distancias, a menudo son la estética, los materiales y el espacio libre los que marcan la diferencia. Se deben usar muchos soportes para estirar un puente de vigas a una larga distancia, como se ve con la Calzada de Ponchartrian, y los puentes de vigas se construyen bajos para usar menos materiales, lo que dificulta que los barcos pasen por debajo de la puente. La cantidad necesaria de vigas también puede hacer que el puente sea antiestético. Mientras tanto, los arcos se pueden construir más altos con menos vigas de soporte, lo que hace que el espacio debajo del puente sea un gran beneficio. El gran tramo del arco y la vista sin obstáculos debajo de él pueden hacer que los puentes en arco sean una vista espectacular. Sin embargo, los medios para construir un puente de arco, comenzando en ambos extremos y construyendo hacia afuera hasta encontrarse en el medio, los hacen más complicados y costosos de construir.