Trabajo final de Mecánica y Resistencia de Materiales.

1. IT PARTE PESO UNITARIO (KG) CANTIDAD
SUBTOTAL
(KG)
1 Paneles 262.0 160.0 41,920.0
2 Travesaños 280.0 21.0 5,880.0
3 Pasador de Panel 2.7 640.0 1,728.0
4 Puntal o tornapunta 10.0 42.0 420.0
5 Perno de arriostraiento 0.5 320.0 160.0
6 Varilla tensora diagonal de arriostramiento 30.8 40.0 1,232.0
7 Abrazadera de travesaño 3.2 84.0 268.8
8 Largero 118.0 160.0 18,880.0
9 Marco de refuerzo 20.0 80.0 1,600.0
10 Placa de unión 1.6 80.0 128.0
72,216.8
PUENTE BELLA UNION - TIPO BAILEY
Durand Porras, Juan Carlos [Docente Asesor]
Delgado Llanos, Dilmer
León Mayorga, Renzo
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial
Resumen
El puente vehicular “Bella Unión” construido en 1968 aproximadamente, colapsó el 23 de febrero del año en
curso, debido a la deficiente utilización de las riberas del Rio Rímac manejado como área para depositar
indiscriminadamente desmontes y desperdicios orgánicos e inorgánicos. Tras el colapso y como medida
inmediata se instalara una estructura provisional. El puente esta localizado, en la av. Universitaria sobre el rio
Rímac en los límites de los distritos de Carmen de la Legua y San Martin de Porras, el puente está compuesto
por dos partes: La primera, una estructura metálica tipo Bailey de 60 m (conformada por 20 paneles cada uno de
3m de largo x 2 de alto, apoyada sobre la segunda estructura, una plataforma de concreto armado de 10m de
largo, para poder cubrir el ancho total de 70 m del río. El material del panel Bailey está compuesto de acero
estructural de baja aleación (contenido de carbono de 0.16% a 0.30%). Su configuración es diamante tipo Doble
- Doble. Diseñado para soportar una carga máxima de 45 toneladas (CIP).Su instalación costará 650 mil soles.
La inversión total será de 3 ó 4 millones de soles. (Demolición, reconstrucción, implementación de estructura
provisional),y el armado durará 45 días.
Introducción
Mientras trabajaba en la Oficina de Guerra del ejército británico durante la Segunda Guerra Mundial, el
funcionario Donald Bailey tuvo una idea de un puente nuevo y radical. Su diseño de un puente de acero modular,
ligero, fuerte y versátil resultó ser una de las mejores invenciones de la Segunda Guerra Mundial y sería
destinado a jugar un papel importante en la victoria de los aliados.
Después de presentar su idea a sus superiores, el diseño innovador fue desarrollado y probado exitosamente por
el Gobierno del Reino Unido. El puente, posteriormente denominado el Puente Bailey, fue adoptado como el
Puente Militar estándar en 1941 y fue utilizado extensamente durante la campaña europea. Hasta 1947, se habían
construido alrededor de 2,000 Puentes Bailey, de los cuales más de 1,500 se construyeron en el noroeste de
Europa.
a. Cálculo de las Reacciones de la estructura
a.1.Cargas Muertas
MétodoA:
 Sumatoriade lospesosde sus componentes porsuspesosunitarios
correspondientes:

2. D.D.* Tn/ 3.048 m Tn/ m LARGO CARGA TOTAL (Tn)
4.20 1.38 60.96 84.00
0.20 0.07 60.96 4.00
4.40 1.44 88.00
DD +LARGUEROS+ PLATAFORMA DEMADERA
PLATAFORMA DEACERO
 Detalle de lasCargasde laplataforma
CARGAS MUERTAS = CARGA ESTRUCTURAL + CARGA PLATAFORMA
𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴𝑆 𝑀𝑈𝐸𝑅𝑇𝐴𝑆 = 72.22 𝑇𝑛 + 15.31 𝑇𝑛 = 𝟖𝟕. 𝟓𝟑 𝑻𝒏
MétodoB: SegúnTablas
**Ambos valores son similares, para efectos de cálculo consideraremos lo indicadopor
tablas : 88 Tn
LARGO (m) ANCHO (m) ALTURA (m) V (m3) DENSIDAD (kg/ m3) CARGA (kg)
TABLERO DEMADERA 60.96 4.19 0.1016 25.95091584 590 15,311.0

3. A'
15.24 m 15.24 m 15.24 m 15.24 m
26.75 Tn 26.75 Tn 26.75Tn B'
q = 1.44 Tn/m
26.75 Tn /4
60.96m
A' B'
q = 0.3621 tn/m
15.24 m
26.75 Tn /4 26.75 Tn /4
15.24 m 15.24 m 15.24 m
A'
a.2. Cargas Vivas
 Pesodel vehículo24.5 Tn
 Factor de impacto 𝐼 =
15.24
𝐿+38
 Peso Vehículo = Factor de impacto + Factor de cortante máxima de vehículo = 26.75 Tn
 Carga puntual por estructura26. 75 Tn /4 = 6.69 Tn
3 vehículostipo HS15- 44 de 26.75 Tn.
A una distanciade 15.24 m uno del otro.
Carga puntual 26.75 Tn.
Carga puntual por estructura26. 75 Tn /4 = 6.69 Tn.
a.3. Cargas Totales
CARGATOTAL = CARGAMUERTA + CARGA VIVA
𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 1.44 𝑇𝑛
𝑚⁄ ∗ 60.96 𝑚 + (3 ∗ 26.75) = 𝟏𝟔𝟖. 𝟎𝟑 𝑻𝒏
CARGAUNITARIA= CARGA TOTAL / LONGITUD
𝒒 = 88 𝑇𝑛 60.96 𝑚 =⁄ 1.44 𝑡𝑛/𝑚
a.4
Calculando Reacciones de la estructura en los apoyos A y B ,Considerando que la
estructura tiene una configuración de tipo Doble Doble, la carga total es soportada por
cuatro estructuras de forma equitativa ,por ende los cálculos se realizaran a una de estas
cuatro.
Diagrama de cuerpo Libre de la estructura A’,B’
HS 15- 44

4. B'
Ay' = 21.0 tn
A'
By' = 21.0 tn
6.69 Tn 6.69 Tn 6.69 Tn
45.72 m
V =7.62- 0.36 X
V =0.93- 0.36 X
30.48 m
q=0.36 Tn/m
B'
Ay' = 21.0 tn
A'
By' = 21.0 tn
6.69 Tn 6.69 Tn 6.69 Tn
15.24m 15.24m 15.24m 15.24m
60.96m
21 Tn
CORTANTE ( V )
15.55 Tn
8.82 Tn
3.34 Tn
-3.35 Tn
-8.86 Tn
-15.55 Tn
-21 Tn
V= 14.31- 0.36 X
15.24 m
60.96 m
X
MOMENTO FLECTOR (M)
30.48 m15.24 m 60.96 m
0
-278,2
-370.9
Tn / m
Tramo I Tramo II Tramo III Tramo IV
V =21 - 0.36 X
45.72 m
Hallando Reacciones A’, B’
∑ 𝑭𝒚 = 𝟎
Ay'+By'=CARGAS PUNTUALES(cargas vivas)+CARGAS UNIF. DISTRIBUIDAS (carga estructural)
𝑨𝒚′ + 𝑩𝒚′ = 3 (
26.75 𝑡𝑛
4
) + (0.36𝑡𝑛/𝑚) ∗ 60.96 𝑚
𝑨𝒚′ + 𝑩𝒚′ = 42.01 𝑇𝑛
Sistema simétrico
𝑨𝒚′ = 𝑩𝒚′
𝑨𝒚′ =
42.01
2
𝑇𝑛 = 𝟐𝟏. 𝟎𝟎 𝒕𝒏
b. Momento Flector y cortante Máximo

5.  Tramo I
∑ 𝑴𝟎 = 𝟎
𝑀 = (0.36 𝑋 )
𝑋
2
− (21)𝑋
𝑴 = 𝟎. 𝟏𝟖 𝒙 𝟐 − 𝟐𝟏 𝑿
 Tramo II
𝑀 = (0.36 𝑋 )
𝑋
2
+ 6.69( 𝑋 − 15.24) − 21𝑋
𝑀 = 0.18𝑥2 + 6.69𝑋 − 101.96 − 21𝑋
𝑴 = 𝟎. 𝟏𝟖𝒙 𝟐 − 𝟏𝟒. 𝟑𝟏𝑿 − 𝟏𝟎𝟏. 𝟗𝟔
 Tramo III
𝑀 = (0.36 𝑋 )
𝑋
2
+ 6.69( 𝑋 − 15.24) + 6.69( 𝑋 − 15.24) + 6.69( 𝑋 − 30.48) − 21𝑋
𝑀 = 0.18𝑥2
+ 6.69 𝑋 − 101.96 + 6.69𝑋 − 203.91 − 21𝑋
𝑴 = 𝟎. 𝟏𝟖𝒙 𝟐
− 𝟕. 𝟔𝟐𝑿 − 𝟑𝟎𝟓. 𝟖𝟕
 Tramo IV
𝑀 = (0.36 𝑋 )
𝑋
2
+ 6.69( 𝑋 − 15.24) − 6.69( 𝑋 − 30.48) + 6.69( 𝑋 − 45.72) − 21𝑋
𝑀 = 0.18𝑥2
+ 6.69𝑋 − 101.96 + 6.69𝑋 − 203.91 + 6.69𝑋 − 305.87 − 21𝑋
𝑴 = 𝟎. 𝟏𝟖𝒙 𝟐 − 𝟎. 𝟗𝟑𝑿 − 𝟔𝟏𝟏. 𝟕𝟒

6. q = 0.36
𝟏
60.96 m
0.36*0.96 Tn = 21.95 Tn
C. Hallando la máxima deflexión
Sabemosque:
La deflexión total es:
𝛿1 =
𝑃1 𝐿1
𝐸1 𝐴1
Sabemos que:
𝐸1= 𝐸2= E = 207 Gpa <> 21.1 ∗ 106 𝑇𝑛
𝑚2⁄
𝐴= 𝐴2= 10(𝐴) = 7(0.0011𝑚2) = 0.077 𝑚2
Donde A = área del perfil tipo I proporcionada por tablas
Deflexión causada por las cargas uniformemente distribuidas (peso de la estructura)
q = 0.36
𝟏
60.96 m
0.36*0.96 Tn = 21.95 Tn

7. 6.69 Tn
q = 0.36
𝟐
60.96 m
P1
P2
P3
6.69/2 Tn 6.69/2 Tn
𝛿1 =
𝑃1 𝐿1
𝐸1 𝐴1
𝛿1 =
(21.95 𝑇𝑛)(
60.96
2
𝑚)
(21.12 ∗ 106 𝑇𝑛
𝑚2
1
)(0.0077𝑚2)
𝛿1 = 0.0041 𝑚 <> 4.1 𝑚𝑚
Deflexión causada por las cargas vivas en la estructura
𝛿2 =
(13.38 𝑇𝑛)(30.48𝑚)
(21.12∗ 106 𝑇𝑛
𝑚2
1
)(0.0077𝑚2)
𝛿2 = 0.0025𝑚 <> 2.5 𝑚𝑚
EntoncesSumandotanto 𝛿1 y 𝛿2 hallamoslamáximadeflexión
𝛿𝑡 = 𝛿1 + 𝛿2
𝛿𝑡 = 4.1𝑚𝑚 + 2.5 𝑚𝑚
𝛿𝑡 = 6.6 𝑚𝑚

8. C. Cálculo de deformación por cambio de temperatura
𝛿𝑡 = 𝛼 ∗ ∆𝑇 ∗ 𝐿
Donde:
𝛼 = 12 ∗ 10−6
°𝐶−1
𝐿 = 60.96 𝑚
∆𝑇 = 𝑇 − 𝑇0
En la ciudad de lima { 𝑇 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝐷í𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑢𝑟𝑜𝑠𝑜 (2 𝑝𝑚) = 30°
{ 𝑇0 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑗𝑎 (12 𝑎𝑚) = 10°
∆𝑇 = 𝑇 − 𝑇0
∆𝑇 = 30 − 10 = 20°
Entonces:
𝛿𝑡 = 12 ∗ 10−6
∗ 20°𝐶 ∗ 60.96 𝑚
p
L1 = 60.96 m
A

9. 𝛿𝑡 = 0.0146𝑚 <> 14.6 𝑚𝑚
Resultados y Conclusiones
Estructura confiable y que según lo calculado puede soportar eficientemente, las 80,25 toneladas de carga viva,
adicionales a eso el peso de 88 toneladas de su propia estructura.
Asegurando un factor de seguridad de 1.75 <> se condiciona a un peso máximo de 80/1.75=45.8 Tn que es lo
recomendado por el Colegio de Ingenieros del Perú. (CIP)
Esta configuración de Tipo Doble, permite una mayor estabilidad y rigidez al puente disminuyendo
considerablemente su deformación.
Las deformaciones debidas a las cargas que están sometidos el puente, así como los debidos a los cambios de
temperatura, se encuentra dentro de lo permitido.
Esta estructura es muy idónea para contrarrestar problemas a corto plazo, debido a su bajo costo y a su rápida
instalación.
Entendemos que este es un puente provisional y que tiene una vida útil de 2 años, debido a que el material con el
que está hecho es de acero estructural de baja aleación y este es muy vulnerable a la corrosión.
Referencias
[1]Hibbeler, R.C., “Mecánica de Materiales”, Prentice Hall. 3ra Edición, México, 1995.
Datos de Contacto:
1. Durand Porras, Juan
Carlos [Docente Asesor]
Universidad Privada del Norte –Lima jdu@upnorte.edu.pe
2. Delgado Llanos, Dilmer Universidad Privada del Norte –Lima
3. León Mayorga , Renzo Universidad Privada del Norte –Lima Renzo_575@hotmail.com
http://www.mabeybridge.com/es/puentes-modulares/historia-del-puente-bailey/
https://www.youtube.com/watch?v=mnFyrLNB0oU
http://elcomercio.pe/lima/sucesos/puente-bailey-no-cubre-ancho-total-rio-rimac-av-universitaria-noticia-
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