Manual de puente Post tensado - UNASAM - CSI BRIDGE

1. UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Escuela Profesional de Ingeniería Civil
PUENTES
DISEÑO DE LA SUPERESTRUCTURA DE UN PUENTE
POSTENSADO DE 1 TRAMO
INTEGRANTES:
 Colonia Rosales Milko 131.0904.483
 De la Cruz Carrión Thalía 151.0904.202
 Robles Granados Jean 151.0904.212
Huaraz – Perú
2021

2. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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ÍNDICE
Página
I. OBJETIVOS ................................................................................................................... 3
1.1 Objetivo General ............................................................................................................. 3
1.2 Objetivos específicos....................................................................................................... 3
II. MODELAMIENTO DEL PUENTE............................................................................... 3
III. VERIFICACIONES ..................................................................................................... 50
IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................... 54
V. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA............................................................................. 55
VI. ANEXOS...................................................................................................................... 55
- Anexo 1: Archivo de CSi Bridge 22.1 Modelado-Puente Postensado (Modelado y
Verificaciones)..................................................................................................................... 55
- Anexo 2: Archivo de Excel Diseño de Losa Superior e Inferior. ................................ 55
- Anexo 3: Archivo Planos de diseño............................................................................. 55

3. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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I. OBJETIVOS
1.1 Objetivo General
- Realizar el diseño de la superestructura de un puente postensado de 1 tramo.
1.2 Objetivos específicos
- Realizar el metrado de cargas de manera precisa, entendible y detallada.
- Realizar el modelamiento del puente con el software CSi Bridge 22.1.
- Realizar la verificación por los estados límites del refuerzo convencional y
postensado colocado.
- Realizar la verificación de esfuerzos en el concreto por servicio comparando con
los límites del Manual de Puentes 2018.
- Realiza el diseño de la losa superior e inferior con criterio y sustentado.
- Realizar los planos del diseño.
II. MODELAMIENTO DEL PUENTE
1.1. Cargar el Programa CSi Bridge.
a. Iniciar el programa con doble clic desde el acceso directo del escritorio, al entrar
al programa se nos presenta una pantalla de fondo blanco, con una cinta
desplegable de Menú.
b. Seleccionar las unidades con la cuales se desee trabajar.

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c. Crear un modelo nuevo: file >> New.
d. En la siguiente ventana, seleccionar: New Model >> Blank

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Aparecerá la siguiente ventana.
e. Para evitar posteriores complicaciones guardar el archivo. File >> Save As >>
Ubicar la carpeta donde se guardará >> asignar un nombre al archivo.
1.2. Definición del Eje del Carril.
1.2.1. En la barra de Menús, seleccionamos la pestaña Layout y percibiremos las
siguientes opciones.

6. UNASAM PUENTES
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1.2.2. Para definir el alineamiento del puente, seguir la ruta: New >> Add a new layout
line.
 Aparecerá la ventana Bridge Layout Line Data.
 La ventana aparecerá como se muestra.

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1.2.3. Definición del Carril (Vía) para Sobrecarga.
a. Definición del Carril Izquierdo, seguir la siguiente ruta: New >> Add a new lane.
Aparecerá la ventana Bridge Lane Data, indicar el nombre del Carril, Seleccionar
el Eje e ingresar el ancho de Carril al inicio y al fin del tramo.
b. Definición del Derecho, seguir la siguiente ruta: New >> Add a new lane.

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Aparecerá la ventana Bridge Lane Data, indicar el nombre del Carril, Seleccionar
el Eje e ingresar el ancho de Carril al inicio y al final del tramo
1.2.4. Visualización de los Carriles.
a. Para visualizar los carriles seguir la siguiente ruta: Home, del menú principal >>
More >> Show Lanes
b. Seguidamente en la ventana emergente seleccionar los dos carriles y seleccionar la
opción Show Lane Whith, tal como se observa en la siguiente imagen.

9. UNASAM PUENTES
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c. Finalmente se podrá observar los carriles asignados.
1.3. Definición de las Propiedades de los Materiales, sección Transversal de la
Superestructura y Subestructura – Apoyos.
1.3.1. Para la definición de materiales ingresamos al menú Components, mostrándose
las siguientes opciones.
1.3.2. Definición de las propiedades del concreto: F’c = 280 kg/cm2
.
 Seguir la ruta: en Current Property seleccionar 4000Psi >> Copy >> Copy the
specified material property.

10. UNASAM PUENTES
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 En la ventana emergente Material Property Data ingresar los datos requeridos y
en las unidades especificadas >> OK.

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 Definición de las propiedades del acero: Seguir la ruta: New >> Add a new
material property.
 En la ventana emergente Add Material Property, en Material Type seleccionar
Rebar (acero de refuerzo) y OK.
 Seguidamente, en Current Property seleccionar Acero de Refuerzo Gr40 >>
Modify.
 En la ventana Material Property Data, asignar las propiedades del acero
especificado líneas arriba y OK.

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 Definición de las propiedades del Tendón: Seguir la ruta: New >> Add a new
material property.
 En la ventana emergente Add Material Property, en Material Type seleccionar
Tendón y OK.

13. UNASAM PUENTES
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 Seguidamente, en Current Property seleccionar A416Gr270 >> Copy.
 En la ventana Material Property Options, asignar un nombre al material.
1.3.3. Definición de la sección transversal de la estructura.
 Para definir las características de la sección de la superestructura usaremos el
Menú Components >> Superstructure – Deck Sections
 Para crear una nueva sección seguir la ruta: New >> Add a new bridge deck section.

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 En la ventana emergente select Bridge Deck Section Type, seleccionar Ext.
Girders Vertical.
 Seguidamente aparecerá Define Bridge Section Data – Concrete Box Girder-
Vertical, donde se ingresará el nombre de la sección, los materiales y las
dimensiones de la superestructura >> OK.

15. UNASAM PUENTES
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1.3.4. Definición de las Vigas Diafragma.
 Desplegar Item Correspondiente a la Superstructure y seccionar Diaphragms.
 Como siguiente paso se creará un nuevo diafragma: New >> Add a New bridge
diaphragm >> Aparecerá la siguiente ventana Bridge Diaphragm Property,
donde se especificarán los datos requeridos.

16. UNASAM PUENTES
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1.3.5. Definición de la Variación Paramétrica:
Definimos la variación de la sección de la superestructura. Para esto nos dirigimos
a la pestaña Components >> Substructure >> Item >> Parmetric Variations.
a. Definición de la variación geométrica horizontal:
 Seguir la ruta: Substructure – Variations >> Add a new bridge parametric
variation.
 Aparecerá la ventana Variation Definition, donde asignaremos un nombre e
indicaremos la variación horizontal a lo largo de la luz del Puente:

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b. Definición de la variación geométrica Vertical:
 Seguir la ruta: Substructure – Variations >> Add a new bridge parametric
variation.
 En la ventana emergente Variation Definition, asignar un nombre e ingresar los
datos que se muestra a continuación.

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1.3.6. Definición de los Apoyos:
Para la definición de los apoyos nos ubicamos en Substructure – Bearings.
a. Definimos el Apoyo Fijo. para lo cual seguimos la ruta: New >> Add a new bridge
bearing, ingresar el nombre, las restricciones de apoyo y OK.
b. Definimos el Apoyo Móvil. para lo cual seguimos la ruta: New >> Add a new
bridge bearing, ingresar el nombre, las restricciones de apoyo y OK.

19. UNASAM PUENTES
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1.3.7. Definición de la Fundación.
 Para lo cual seguimos la ruta: Desplegamos Item correspondiente a la
Substructure >> Foundation Springs.
 Seguimos la ruta: New >> Add a new bridge foundation spring en la ventana
Foundation Spring Data indicar el nombre y las restricciones de la fundación >>
OK.
1.3.8. Definición del Estribo.
 Para lo cual seguimos la ruta: Desplegando el Item correspondiente a la
Substructure >> Abutments.

20. UNASAM PUENTES
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 Para crear seguimos la ruta: New >> Add a new bridge abutment >> designar
nombre >> Foundation Springs >> FUNDACION >> OK.
1.4. Definición de Cargas.
Para la definición de cargas seleccionamos el Menú Loads.
1.4.1. Definición de la carga móvil (Carga Dinámica) HL-93.
 Importar la sobre carga móvil HL-93M (Tándem) y HL-93K Seguir la ruta: Type
>> Vehicles >> Show the Define Vehicles Form >> Import Vehicle >> United
States >> AASHTO >> y Seleccionar los vehículos HL-93M y HL-93K >> OK >>
OK

21. UNASAM PUENTES
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 Seguidamente podemos ver la ventana como sigue:
a. definición de las Clases de Vehículos HL-93 (Carga Dinámica).
 Desplegamos Type del Campo de Vehículos y seleccionamos Vehicle Classes.
 Estando en el campo Vehicle Classes seguir la ruta: New >> Add a new Vehicle
class >> Asignar un Nombre a la clase de Vehículos >> seleccionar vehículos >>
OK.

22. UNASAM PUENTES
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1.4.2. Definición de la Carga Estática.
a. Definición del patrón de cargas.
 Para lo cual nos dirigimos a la ficha Load Patterns del Menú Loads.
 Seleccionar Load Patterns >> ingresar lo mostrado en la siguiente imagen.

23. UNASAM PUENTES
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b. Definición de la distribución de carga por Unidad de Longitud.
 SOBRECARGA POR BARANDA.
- Desplegar Type del Campo de Load Distribution – Point >> Line Load.
- Seleccionar New >> Add a new Line Load Definition >> Bridge Line Load
Distribution Definition Data, ingresar el tipo de carga, dirección, carga y punto
de aplicación de la carga de BARANDA IZQUIERDA.
- Seleccionar New >> Add a new Line Load Definition >> Bridge Line Load
Distribution Definition Data, ingresar el tipo de carga, dirección, carga y punto
de aplicación de la carga de BARANDA DERCHA.

24. UNASAM PUENTES
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c. Definición de la distribución de carga por Unidad Superficie.
 Desplegar Type del Campo de Load Distribution – Point >> Area Load.
 SOBRECARGA POR VEREDA.
- Seleccionar New >> Add a new Line Load Definition >> Bridge Area Load
Distribution Definition Data, ingresar el tipo de carga, dirección, carga y punto
de aplicación de la carga de VEREDA IZQUIERDA.

25. UNASAM PUENTES
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- Seleccionar New >> Add a new Line Load Definition >> Bridge Area Load
Distribution Definition Data, ingresar el tipo de carga, dirección, carga y punto
de aplicación de la carga de VEREDA DERCHA.
 SOBRECARGA EN VEREDAS Ó SOBRECARGA PEATONAL.
- Seleccionar New >> Add a new Line Load Definition >> Bridge Area Load
Distribution Definition Data, ingresar el tipo de carga, dirección, carga y punto

26. UNASAM PUENTES
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de aplicación de la carga PEATONAL IZQUIERDA y la carga PEATONAL
DERCHA.
 SOBRECARGA POR ASFALTO.
 Seleccionar New >> Add a new Line Load Definition >> Bridge Area Load
Distribution Definition Data, ingresar el tipo de carga, dirección, carga y punto
de aplicación de la carga ASFALTO >> OK.
1.5. Ensamblaje del Puente:
 Para el ensamblaje se selecciona el Menú Bridge.

27. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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 Seleccionar New >> Add new bridge object >> Bridge Type >>seleccionar
General Bridge >> OK.
 En la ventana emergente Bridge Object Data asignamos nombre al ensamblaje,
seleccionamos el Eje a ensamblar si es que hubieran varios y seguidamente
configuramos los Spans, Abutments e In-Span Cross Diaphragms.
a. Definición de los Apoyos y/o estribos.

28. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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 Seleccionamos Abutments >> Modify/Show >> Bridge Object Abutment
Assignments, luego ingresamos la información al inicio de estación y fin de
estación.
b. Ubicación de Diafragmas.
 Seleccionamos In- Span Cross Diaphragms >> Modify/Show, luego ingresamos
la posición de los diafragmas y ok.

29. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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c. Definición de la sección del puente.
 Seleccionamos Spans >> Modify/Show, luego hacemos doble Clic en Section
Varies.
 En la ventana emergente Bridge Section Variation Definition >> configurar tal
como muestra la siguiente imagen >> OK >> OK >> OK.

30. UNASAM PUENTES
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1.6. Actualización de Datos Ingresados y Definición del Tipo de Elemento con la Cual
Será Modelado la Estructura.
1.6.1. Seleccionar Update >> Update as Area Object Model, y definiremos que los
elementos Area (elementos finitos) tengan una longitud máxima de 1.00 metro

31. UNASAM PUENTES
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1.7. Asignación de Tendones al Puente.
para asignar tendones nos dirigimos a Bridge >> Prestress Tendons.

32. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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Agregamos un nuevo tendón, en total 14 tendones para cada viga. La posición
horizontal, posición vertical y propiedades se indican al comienzo del ejemplo
• Las propiedades de la siguiente ventana son las mismas para todos los
tendones. La única variación en los diferentes tendones será el Vertical Layout y
Horizontal Layout
• Propiedades de un tendón en general:

33. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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Luego se modifica el Vertical Layout y Horizontal Layout
TENDON 1 –Editando el Vertical Layout >> En Quick start elegimos una
forma parabólica para la variación de los tendones.

34. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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Aceptamos las modificaciones realizadas
Seguidamente editamos en planta, Opción Edit Horizontal Layout

35. UNASAM PUENTES
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- Aceptamos las modificaciones.
- Definimos los demás tendones. Para esto copiamos TEN 1, pues todos
tienen las mismas propiedades. Así como los tendones de la derecha e izquierda.

36. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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Finalmente quedará distribuido de la siguiente manera:
1.8. Asignación de Cargas al Puente.
1.8.1. Asignación de Barras a la viga BRIDGE/GIRDER REBAR:

37. UNASAM PUENTES
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1.8.2. Asignación de la Carga Distribuida por Unidad de Longitud.
 Para lo cual desplegamos Load >> Line Load.
 Ingresamos la información.
1.8.3. Asignación de la Carga distribuida por Unidad de Superficie
 Para lo cual desplegamos Load >> Area Load.
 Ingresamos la siguiente información.

38. UNASAM PUENTES
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1.8.4. Visualización de las Cargas Definidas.
 Seleccionar Show Bridge Loads del Menú Home.
 Seleccionamos el patrón de carga que se quiera ver.
Sobrecarga Peatonal.
Barandas y Veredas.

39. UNASAM PUENTES
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Asfalto.
1.9. Definición de los Casos de Carga para el Análisis
a. Seleccionar el Menú Analysis >> Load Cases – All >>seleccionar MODAL y
eliminar.

40. UNASAM PUENTES
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b. Definimos la Carga Móvil, para lo cual seleccionar: Add New Load Cases y
aparecerá la siguiente ventana, seguidamente desplegar Load Casa Type >>
seleccionar Moving Load.
c. Ingresar lo requerido>> OK.

41. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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d. Finalmente aparecerá la siguiente ventana >> OK.
1.10. Selección de Respuestas que serán Proporcionadas por el Programa
Después del Análisis.
 Seleccionar el icono Bridge Response
 Aparecerá el cuadro Moving Load Case Results Seved >> OK.

42. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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1.11. Análisis del Puente.
 Seleccionar Run Analysis, Se abrirá la ventana Set Load Cases To Run y
presionamos Run Now.

43. UNASAM PUENTES
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1.12. Indicamos las combinaciones de carga.
 Seleccionamos el Menú Desing/Rating >> seleccionar Add New Combo.
 Se abrirá la ventana Load Combination Data, ingresar las combinaciones.
 Se define el Dc y se introduce el factor YL que vamos a usar:
 Se define el Dw y se introduce el factor YL que vamos a usar:

44. UNASAM PUENTES
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 Se define la carga viva a nivel de inventario LL (INV):
 Se define el caso de los TENDONES y se coloca un factor de escala igual a la
unidad, según teoría:

45. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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 Se define el caso Mdnc:
 Se generan combinaciones de carga:

46. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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 Finalizamos la generación de combinaciones presionando OK.
1.13. En la pestaña Design usamos las opciones presentes en Load Rating:
 Definimos los Requerimientos de Rating.
 Se realiza requerimientos tanto para Rating por flexión nivel 1 y Rating para
refuerzo mínimo.
 Se define un Rating a flexión-nivel 1, correspondiente al primer análisis y se
selecciona las combinaciones, definidas previamente.

47. UNASAM PUENTES
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Se puede modificar los factores phi de acuerdo al resultado de la inspección.
 Se define el último requerimiento (Rmin) para evaluar el mínimo refuerzo
requerido, se piden los mismos parámetros más un parámetro adicional que es el
momento último (tenemos que darle al programa combinaciones bajo el estado
límite de resistencia).

48. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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Una vez definido los requerimientos de diseño se corren.
 RUN RATING

49. UNASAM PUENTES
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50. UNASAM PUENTES
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III. VERIFICACIONES
1.1. Verificación por los estados límites del refuerzo convencional y postensado
colocado
 Se creó en Design el requerimiento de: Análisis por Flexión

51. UNASAM PUENTES
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 Momento Negativo
 Momento Positivo

52. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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 Nuestro refuerzo convencional y postensado colocado cumple los requerimientos
de nuestro modelo, analizando el puente entero
1.2. Verificación de esfuerzos en el concreto por servicio comparando con los límites
del Manual de Puentes 2018
Según la tesis “ENSAYOS EXPERIMENTALES EN VIGAS DE CONCRETO
POSTENSADO CON TENDONES ADHERIDOS Y NO ADHERIDOS” presentada
por el Ing. Darío Quintanilla Huayta para optar su grado de magister en ingeniería civil
(Pontifica Universidad Católica del Perú) tenemos los siguientes resultados para los
esfuerzos del concreto a compresión y a tracción:
Tabla 01, Valores de esfuerzo de compresión y tracción del concreto postensado
(QUINTANILLA, 2016)
(MTC, 2019)

53. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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𝜎 𝑐 ≤ 0.60 𝑓′𝑐𝑖 Art 2.9.1.5.4.1.1 Esfuerzos de compresión
Dónde: f´ci = 210 kg/cm2 = 2.9869 ksi
𝜎 𝑐 = 43.9 kg/cm2 = 0.6244048 ksi
Entonces:
𝜎 𝑐 ≤ 0.60 𝑓′𝑐𝑖
0.6244048 ≤ 0.60 ∗ 2.9869
0.6244048 ≤ 1.79214
OK! CUMPLE
𝜎 𝑡 ≤ 0.24 √𝑓′𝑐𝑖 Art 2.9.1.5.4.1.2 Esfuerzos de Tracción
Dónde: f´ci = 210 kg/cm2 = 2.9869 ksi
𝜎 𝑐 = 37.4 kg/cm2 = 0.531953 ksi

54. UNASAM PUENTES
TRABAJO DOMICILIARIO 1
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Entonces:
𝜎 𝑡 ≤ 0.24 √𝑓′𝑐𝑖
0.531953 ≤ 0.24 √2.9869
0.531953 ≤ 0.4147
NO CUMPLE
IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 Conclusiones
- Se concluyó que en nuestro refuerzo usado en el modelado cumplió con el
requerimiento de análisis por flexión.
- Nuestra verificación de esfuerzo de compresión cumplió con el límite establecido
por el Manual de puentes MTC 2019, Art 2.9.1.5.4.1.1 Esfuerzos de compresión
- Nuestra verificación de esfuerzo de tracción no cumplió con el límite establecido
por el Manual de puentes MTC 2019, Art 2.9.1.5.4.1.2 Esfuerzos de Tracción
- Podemos decir que nuestros esfuerzos de tracción no cumplen con el MTC ya que
el valor de esfuerzo por tracción para el concreto pre esforzado lo sacamos de un
ensayo realizado en una tesis de maestría en la PUCP y al no ser realizada para el
análisis de puentes, puede presentar variaciones y no representar nuestros
requerimientos para el curso de Puentes.
- Se realizó el diseño de la losa de manera precisa y sutentada.
4.2 Recomendaciones
- Se recomienda tener cuidado con el sistema de unidades para realizar el modelado.
- Al momento de colocar los tendones en las 3 vigas recomendamos usar dibujos y
bosquejos para realizar el colocado preciso en el tramo X=35m.
- Tener precisión al momento de realizar la variación para las dimensiones del cajón
de concreto.
- Se recomienda a la facultad dar más interés, énfasis y realizar ensayos sobre el
trabajo con concreto pre esforzado.
- Se recomienda bastante trabajo en equipo para el realizado del modelamiento, ya
que de esta manera se puede ver diferentes falencias y dar más precisión al
momento de realizar el modelado.

55. UNASAM PUENTES
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V. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
- AASHTO LRFD . (2019). Diseño de Puentes.
- Ita , L. (s.f.). MANUAL PUENTE POSTENSADO.
- MTC. (2019). MANUAL DE PUENTES. Lima.
- QUINTANILLA, D. (2016). ENSAYOS EXPERIMENTALES EN VIGAS DE
CONCRETO POSTENSADO CON. Lima: Pontificia Universidad Católica del
Perú.
VI. ANEXOS
- Anexo 1: Archivo de CSi Bridge 22.1 Modelado-Puente Postensado (Modelado
y Verificaciones).
- Anexo 2: Archivo de Excel Diseño de Losa Superior e Inferior.
- Anexo 3: Archivo Planos de diseño.