Este documento presenta el diseño de un puente mixto con losa de concreto y vigas de acero para soportar un vehículo de tipo HS 20/44. Se realiza el diseño estructural de la losa de concreto incluyendo el cálculo de cargas muertas, cargas vivas, momentos y cortantes. Luego se diseñan las vigas de acero perfil W24x104 evaluando cargas muertas, momentos y cortantes generados por el vehículo, y verificando que el perfil satisface los requerimientos estructural

1. Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua
Recinto Universitario “Rubén Darío”
Facultad de Ciencias e Ingenierías
Departamento de construcción
Facultativa I
Tema: Diseño de un puente mixto (losa de concreto y vigas
de acero), con vehículo de tipo HS 20/44.
Educador: Dr. Ing. Bayardo Ramón Altamirano.
Fechas de Entrega: 25 de Septiembre de 2015.
Estudiantes:
 Joel Enrique santana Peña.
 Greybin Josué Borge Castro.
“No basta tener un buen ingenio, lo principal es aplicarlo bien.
René Descartes”

2. DISEÑE UN PUENTE MIXTO CON LOS DATOS SIGUIENTES:
Tabla 1. Datos iniciales de losa para el diseño.
Concreto Peso ( ) 2.4 ⁄
Resistencia ( ) 210 ⁄
Acero Resistencia 2,800 ⁄
36
12
Rodamiento Espesor de asfalto 0.050
Peso de asfalto 1.8 ⁄
Tipo de vehículo 20/44 ( )
I- DISEÑO DE LOSA.
1.1- Separación entre vigas ( ).
= 4⁄
= 4⁄ = 6.3 4⁄ = 1.575
1.2- Peralte ( ).
= +
= 0.1 +
30
= 0.1 +
1.575
30
= 0.153 ≅ 0.160
Si se considera 4 cm de recubrimiento, entonces:
= 0.160 + 0.040 = 0.2
Ilustración 1. Datos iniciales y cálculos para el puente mixto.

3. 1.3- Análisis estructural.
1.3.1- Carga muerta (CM).
Losa.
= ∙ ∙ = (0.2 )(2.4 ⁄ )(1 ) = 0.480 /
Rodamiento de asfalto.
= (0.050 )(1.8 ⁄ )(1 ) = 0.090 /
Amplificador de carga muerta ( ) = 1.4
= 1.4 ( + ) = 1.4 (0.480 + 0.090) = 0.798 /
Cortante último ( ).
= ( ∙ ) 2⁄ = (0.798 / ∙ 1.575 ) 2 = 0.628⁄
Momento último ( ).
= ∙ 10⁄ = [0.798 / (1.575 )] 10⁄ = 0.198 ∙
1.3.2- Carga viva (CV).
Amplificador de carga viva ( 1) = 1.250
Impacto por carga viva ( 2).
2 =
50
+ 125
=
50
14 ∙
3.280
1 + 125
= 0.293 = 1.293 % < 1.3 % ′ ′
[Impacto según AASHTO 1196, acápite 3.8.2.1]
Ancho de rodadura ( ) - = 1.220 + 0.020 (1.575 ) = 1.250
Momento último ( ).
=
8 ∙
2 ∙
=
8 (1.575 )
2 ∙ 1.250
= 5.040 ∙ (1.293) = 6.517 ∙
Momento actuante ( ).
= + = 0.198 ∙ + 6.517 ∙ = 6.715 ∙

4. II- CUANTÍA DE ACERO.
2.1- cuantía tentativa ( = . %).
= ⁄ = (1.6 100⁄ )(2,800 210⁄ ) = 0.213
= 1 − (0.590 ∙ ) = 1 − [(0.590)(0.213)] = 0.874
2.2- Capacidad resistente de la losa ( ).
1 = ∅ ∙ ∙ ∙ = 0.9(0.213)(0.874)(210 ⁄ ) = 35.185 ⁄
[Según AASHTO 5.5.4.2.1 “Construcción convencional” para flexión del hormigón].
2.3- Momento resistente ( ).
= 1 ∙ ∙ = 35.185 ⁄ (100 )(16 ) = 900,726.221 ∙
= 9 ∙ > 6.715 ∙ = ′ ′
2.4- Acero de refuerzo principal ( ).
= ∙ ∙ = (1.6 100⁄ )(100 )(16 ) = 25.6
Se proponen varillas # 8 ( = 5.067 ), la separación sería:
=
100
⁄
=
100
25.6 5.067⁄
= 19.793 ≅ 18 < 30 ′ ′
[Separación de varillas según AASHTO 2004, acápite 5.10.3.2]
El armado principal será con varillas # 8 @ 18 cm.
2.5- Armado por contracción y temperatura ( ).
(sección transversal) = ∙ = (100 )(20 ) = 2,000
= (0.2 %) = (0.002)(2,000 ) = 4
Se proponen varillas # 4 ( = 1.267 ), la separación sería:
=
100
⁄
=
100
4 1.267⁄
= 31.675 ≅ 31 < 45 ′ ′
[Separación de varillas según AASHTO 2004, acápite 5.10.8.2]
El armado por contracción y temperatura será con varillas # 4 @ 31 cm.

5. III- DISEÑO DE VIGAS.
Tabla 2. Datos iniciales de viga para el diseño.
Longitud del puente 14 m
Número de vigas 5
Ancho de calzada 6.3 m
Ancho de carril 3.150 m
Ancho de análisis para el diseño 1 m
Separación entre vigas 1.575 m
Peso del vehículo 20 klb
Separación entre ejes 4.270 m
En el diseño de las vigas se usarán de perfiles de acero, como tentativa será el perfil
24 104, el peso del vehículo para diseño será 10 , analizando un lado del carril.
3.1- Carga muerta (CM).
Losa.
= ∙ ∙ = (0.2 )(2.4 ⁄ )(1.575 ) = 0.756 /
Rodamiento de asfalto.
= (0.050 )(1.8 ⁄ )(1.575 ) = 0.142 /
Peso de viga ( 24 104).
= 104 = 104 ∙
1
2,208
∙
3.281
1
= 0.155 ⁄
= + + = 0.756 + 0.142 + 0.155 = 1.053 /
Momento último ( ).
= [ ∙ ( )] 8⁄ = [1.053 / (14 )] 8⁄ = 25.799 ∙

6. 3.2- Carga viva (CV).
3.2.1- Cortante para carga viva ( ).
Influencia de la carga.
= 1 = 100 %
= 1 − (4 100⁄ )(4.270) = 0.829 = 82.9 %
= 0.829 − (4 100⁄ )(4.270) = 0.658 = 65.8 %
Cargas en los ejes trasero, delantero y central.
Ilustración 2. Cálculo del impacto para los ejes del vehículo HS 20/44.

7. Ilustración 3. Influencia de cargas y cortante en los ejes del vehículo.
Carga de carril de diseño según el MTI ( ).
= 9.350 ∙
1
9.810
∙
1
1,000
= 0.953 /
Cortante máximo que ejerce el vehículo ( ).
= ( ∙ ) + ( ∙ ) + ( ∙ )
= (4.701 ∙ 1) + (4.701 ∙ 0.829) + (1.175 ∙ 0.658) = 9.371
Cortante por carga de carril de diseño ( ).
=
∙
2
=
(0.953 / )(14 )
2
= 6.671
Cortante total por carga viva ( ).
= + = 9.371 + 6.671 = 16.042

8. 3.2.2- Momento para carga viva ( ).
Se usará la teoría de líneas de influencia, quedando de la siguiente manera:
Ilustración 4. Influencia de cargas y momento en los ejes del vehículo.
Influencia de la carga.
= 4⁄ = 3.5
= 3.5 − (50 100⁄ )(4.270 ) = 1.365
Momento máximo que ejerce el vehículo ( ).
= ( ∙ ) + ( ∙ ) + ( ∙ )
= (4.701 ∙ 1.365 ) + (4.701 ∙ 3.5 ) + (1.175 ∙ 1.365 ) = 24.474 ∙
Momento por carga de carril de diseño ( ).
= [ ∙ ( )] 8⁄ = [0.953 / (14 )] 8⁄ = 23.349 ∙
Momento total por carga viva ( ).
= + = 24.474 ∙ + 23.349 ∙ = 47.823 ∙

9. Momento total.
= + = . ∙ + . ∙ = . ∙
3.3- Revisión del módulo de sección ( ).
= 73.622 ∙ ∙
2.208
1
39.372
1
= 6,400.209 ∙
El módulo de sección del perfil es = 258 .
Revisión del módulo de sección requerido .
= =
6,400.209 ∙
36 ⁄
≅ 178 < 258 ′ ′
El módulo requerido cumple debido a que es menor que el del perfil, sin embargo
queda sobrado, por lo que se propone el perfil , cuyo = 196 , incluso
el peso es menor por lo cual también cumple para el peso por carga muerta.
3.4- Revisión del cortante permisible del perfil ( ).
Espesor del alma, = 0.470
Á = 24 (0.470 ) = 11.280
=
Á
=
16.042 (2.208 1⁄ )
11.280
= 3.140
Á = 1.5 ∙ = 1.5 (3.140 ) = 4.710
Entonces como el cortante máximo es Á = 4.710 , menor al cortante
permisible = 12 , por tanto la viga puede soportar la carga por cortante.
Debido a ello no se recomienda usar atiesador para la viga, pues incurre en gastos
poco necesarios; en el caso que se haga el diseño para un vehículo de mayor peso,
se deben revisar los cortantes y momentos máximos.