Puente rio yauca canton tesis

1
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CUENCA
COMUNIDAD EDUCATIVA AL SERVICIO DEL PUEBLO
UNIDAD ACADÉMICA DE INGENIERíA CIVIL, ARQUITECTURA Y DISEÑO
Diseño estructural del puente vehicular
sobre el Río Yucauta Cantón San Fernando
Título de la investigación
INVESTIGACIÓN DE TESIS
Tipo de investigación
COMERCIO Y ECONOMÍA
Línea de investigación
INFRAESTRUCTURA Y VÍAS
Sub línea de investigación
WILSON LEONARDO ULLOA CABRERA
Investigador
Ing. JUAN MEDARDO SOLA QUINTUÑA
Director
Cuenca – Diciembre del 2014
Lugar y fecha

2
DECLARACIÓN
Yo, Wilson Leonardo Ulloa Cabrera, declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de mi autoría;
que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional y que he consultado las
referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
Wilson Leonardo Ulloa Cabrera

3
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Wilson Leonardo Ulloa Cabrera, bajo mi supervisión.
Ing. JUAN MEDARDO SOLA QUINTUÑA
DIRECTOR

4
AGRADECIMIENTOS
Manifiesto mis agradecimientos sinceros a todos los catedráticos por su instrucción brindada en esta
especialidad y al personal administrativo de la Unidad Académica de Ingeniería Civil Arquitectura y Diseño de la
Universidad Católica de Cuenca y de manera especial al Ing. Juan Medardo Solá Quintuña quien como director
del trabajo de investigación me ha orientado en la elaboración y culminación con éxito este documento.
Además agradezco a las instituciones quienes solicitaron y me dieron la oportunidad y confianza en el
desarrollo de este estudio como son el Honorable Gobierno Provincial del Azuay y a todos los autores de obras y
tratadistas sobre este tema en cuales documentos me he permitido realizar las respectivas consultas y que los
menciono al final del trabajo.

5
DEDICATORIA
Dedico este trabajo mis parientes más cercanos, mi mama Blanca a mi tía Nancy y difunta tía Rosa
quienes me han brindado apoyo incondicional para mi culminación en esta digna carrera profesional como es la
Ingeniería Civil.
Además a todos aquellos estudiantes de Ingeniería Civil quienes puedan encontrar en este trabajo un
documento de apoyo y consulta para sus trabajos de investigaciones futuras ya sea a nivel académico como
profesional.

6
ÍNDICE DE CONTENIDO
DECLARACIÓN………………..………………………..……………..……….………..……………………………i
CERTIFICACIÓN…………………….………………………………..………..……………………………………..ii
AGRADECIMIENTOS………….…………………………………..……….………………………..………………iii
DEDICATORIA……………………………………..………………...……….….…………………………….…..…iv
ÍNDICE DE CONTENIDOS……………….…………...………….…….………………………………..……….…v
LISTA DE FIGURAS ……………………..…………..………….…………………………………………………..vi
LISTA DE CUADROS……………………………………..…..……….………...…………………………...……..vii
LISTA DE ANEXOS…………………………….….……..…………….……..……………………………...….….viii
RESUMEN…….………………………………………………………….….……………………………..…….…...ix
ABSTRACT………………………………………………………………………....………………………………….x

7
CAPÍTULO I. PRIMERA PARTE
ESTUDIOS PRELIMINARES
1.1.- LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO……………………………………...….…........................................18
1.2.- ACTIVIDAD ECONÓMICA………………………………………………..............................................….19
1.3.- POBLACIONES DE ENLACE………………………………………………..…........................................20
1.4.- SITUACIÓN ACTUAL DEL PUENTE EXISTENTE……………...................................……..……...…..21
1.5.- UBICACIÓN Y ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE………………...................................……...….…22
1.5.1.- MAPAS Y CARTOGRAFÍA DEL SECTOR……………………...................................…….………….25
1.5.2.- PUENTES DE ACUERDO AL MATERIAL Y A SU FUNCIÓN………........................…..…..……….25
1.6.- TOPOGRAFÍA………………………………………………………………..…..........................................27
1.6.1.- LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO……………………………..…….....................................………28
1.6.2.- ESTADO DE LAS VÍAS ……………………………………………..…..…...........................................30
1.6.3.-EMPLAZAMIENTO DEL PUENTE…………………………………..…..…...........................................31
1.7.- ANCHO DE CALZADA Y ACERA…………………………………………..….........................................32
CAPÍTULO II. SEGUNDA PARTE
ESTUDIOS DE SUELOS, HIDROLOGICO E HIDRAULCO………………………..……………..34
2.1.- ESTUDIOS DE SUELOS Y GEOTÉCNICOS…………………………….…….......................................34
2.1.1- CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE…………………………………...….........................................36
2.2.-ANALISIS HIDROLÓGICO…………………………………………………………....................................35
2.2.1.- COMPILACIÓN DE DATOS DE CRECIENTES APLICABLES AL SITIO, INCLUYENDO LAS
CRECIENTES ORDINARIAS Y LAS CRECIENTES EXTRAORDINARIAS………………………………………….37
2.2.2.- DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE RECURRENCIA DE LAS CRECIENTES PARA EL
SITIO………………………………………………….……...........................................................................................38
2.2.3.- DETERMINACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DEL CAUDAL DEL AGUA Y SUS VELOCIDADES
DURANTE LAS CRECIENTES QUE SE CONSIDERAN PARA EL DISEÑO DE LA
ESTRUCTURA……………………………………………………................................................................................40
2.3.- ANÁLISIS HIDRÁULICO………………………………………………….................................………….43
2.3.1.- ESTUDIO DE LAS AGUAS DE REMANSO Y DE LAS VELOCIDADES PROMEDIAS DE LA
CORRIENTE DE AGUA………………………………….……...................................................................................44
2.3.2.- APRECIACIÓN DE LAS VELOCIDADES DE SOCAVACIÓN EN LOS ESTRIBOS DE LAS
ESTRUCTURAS PROPUESTAS……………………………….................................................................................45

8
CAPÍTULO III. TERCERA PARTE
ESTUDIO ESTRUCTURAL Y DE DISEÑO………………………………………………………….46
3.1.- CONSIDERACIONES DE CARGA…………………………………………………..................................46
3.1.1.- CARGA MUERTA……………………………………………………………...................................……46
3.1.2.- CARGA VIVA……………………………………………………………………...................................…47
3.1.3.- CARGA POR IMPACTO…………………………………………………………....................................49
3.1.4.- PRESIONES DEL VIENTO………………………………………………………...................................50
3.1.5.- FUERZA DE FRENADO………………………………………………………..................................…..50
3.1.6.- CARGAS DE ACERA…………………………………………………………….....................................50
3.1.7.- FUERZAS POR VARIACIÓN DE TEMPERATURA…………………………......................................50
3.1.8.- FUERZAS DE LA CORRIENTE DE AGUA Y BASURAS FLOTANTES……...................................51
3.1.9.- EMPUJE DE TIERRAS ………………………………………………………….....................................51
3.1.10.- FUERZAS SÍSMICAS…………………………………………………………......................................52
3.2.- DISEÑO DE LA SUPERESTRUCTURA…………………………………………….................................52
3.2.1.- PRE-DIMENSIONAMIENTO…………………………………………………….....................................53
3.2.1.1.- Losa…………………………………………………………………………..........................................55
3.2.1.2.- Vigas………………………………………………………………………........................................….56
3.2.2.- DISEÑO DE LA VIGA……………………………………………………………....................................56
3.2.2.1.- Carga de carril……………………………………………………………........................................….58
3.2.2.2. - Tren de Cargas……………………………………………………………..........................................58
3.2.2.3. - Diseño a flexión y corte…………………………………………………........................................…59
3.2.2.3.1.- Análisis de carga muerta……………………………………………..............................................59
3.2.2.3.2.- Momento último de diseño…………………………………………...............................................59
3.2.2.4.- Diseño a flexión…………………………………………………..………….........................................60
3.2.2.5.- Diseño a corte……………………………………………………………….........................................61
3.2.2.5.1.- Refuerzo de Distribución (ACI 10.6.6)……………………….……………....................................62
3.2.2.6.- Resumen de refuerzos para la viga principal…………………………….........................................62
3.3.- DISEÑO DEL DIAFRAGMA……………….…………………………………………................................63
3.3.1.- CARGA POR IMPACTO…………………………………………………………....................................64
3.3.2.- DISEÑO POR FLEXIÓN…………………………………………………………....................................64
3.3.3.- DISEÑO POR CORTE……………………………………………………………...................................65
3.4.- DISEÑO DE LA LOSA…………………………………………………………………...............................65

9
3.4.1.- ESFUERZOS MÁXIMOS……………………………………………………...............................…….…66
3.4.2.- MOMENTOS POSITIVOS EN LAS LOSAS………………………...…………...................................66
3.4.3.- RECUBRIMIENTO DE LAS ARMADURAS………………………………...…....................................67
3.4.4.- ARMADURA PRINCIPAL Y ARMADURA DE DISTRIBUCIÓN…………....................................….67
3.4.5.- MOMENTOS NEGATIVOS EN LOSAS (CARGA EN EL VOLADO)…………..................................68
3.4.6.- CORTE Y ADHERENCIA…………………………………………………….….....................................70
3.4.7.- ARMADO………………………………………………………………………...............................………70
3.4.8.- ARMADURA DE TEMPERATURA…………………………………………….....................................70
3.4.9.- CÁLCULOS……………………..………………………………………………......................................70
3.4.10.- DEFLEXIONES MÁXIMAS……………………..……………………………....................................102
3.4.11.- DRENAJE……………………..…………………………………………….…....................................102
3.4.12.- DISEÑO DE LA ACERA Y BARANDAL…………………………………....................................….103
3.5.- DISEÑO DE LOS ESTRIBOS PARA EL PUENTE…………………………….…...............................104
3.5.1.- ESTRIBOS…………………………………………………………………….…....................................106
3.5.2.- INCREMENTO DINÁMICO DE PRESIÓN POR EL EFECTO SÍSMICO…....................................109
3.5.3.- PRESIÓN ACTIVA DEL SUELO………………………………………..….…...................................110
3.5.4.- MOMENTO ESTABILIZADOR………………………………………….…..…...................................112
3.5.5.- MOMENTO DESESTABILIZADOR…………………………………….…..…...................................114
3.5.6.- VOLCAMIENTO………………………………………………………….…..…....................................114
3.5.7.- DESLIZAMIENTO……………………………………….……………….….................................…….114
3.5.8.- EXCENTRICIDAD……………………………………….……………….…..…...................................114
3.5.9.- CAPACIDAD ADMISIBLE DEL SUELO……………………………….…..…....................................115
3.5.10.- REFUERZO DEL MURO……………………………………….…………..…....................................114
3.5.11.- VIGA DE DISTRIBUCIÓN……………………………………………..…..….....................................116
3.5.12.- CORTANTE…..…………………………………….………………………..…...................................116
3.6.- DISEÑO DEL ESPALDÓN DEL MURO………………………………..………..…...............................116
3.6.1.- CALCULOS……………………………..……………………………………….....................................117
CAPÍTULO IV
ESTUDIO DE PRESUPUESTO REFERENCIAL…………………..………………….…………..133
4.1.- ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS…………………..……...…………….……...............................133
4.1.1.-INTRODUCCIÓN……………………………………...……................................................................134
4.2.-TABLA SALARIAL EMITIDA POR LA CONTRALORÍA GENERAL DEL ESTADO……….................135

10
4.3.- PRESUPUESTO……………………………………...……...…………...…….…...............................…136
4.3.1 INTRODUCCIÓN……………………………………...……...…………….….…...................................136
4.4.- CRONOGRAMAS……………………………………...……...…………….……..…...............................136
4.4.1.- INTRODUCCIÓN……………………………………...……...…………….…......................................136
4.5.- FÓRMULA DEL REAJUSTE DE PRECIOS EN OBRAS…………………….…..................................138
4.6.- DESARROLLO Y CÁLCULO DEL PRESUPUESTO…………………….….......................................140
4.6.1.- PRESUPUESTO……………………………………………….………….….......................................140
4.6.2.- ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS…………………………………..….......................................140
4.6.3.- CRONOGRAMA VALORADO………….…………………………….…….........................................162
4.6.4.- DIAGRAMA DE GANTT………………….………………………….…….….......................................163
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES………………….…………………………….……………………………..............…..........164
RECOMENDACIONES………………….……………………………….………...........….…………………....164
BIBLIOGRAFÍA………………….……………………………….……….………..…..........….........................165
ANEXOS………………….……………………………………….……….………..........….…..........................167

11
LISTA DE FIGURAS
Fig. 1: Ubicación del Cantón San Fernando
Fig. 2: División política Cantón Azuay
Fig. 3: Porcentajes de actividad económica en Cantón San Fernando
Fig. 4: Imagen del Centro Cantonal de San Fernando
Fig. 5: Imagen de Haciendas ganaderas del Cantón San Fernando
Fig. 6: Imágenes de actividad ganadera en el sector, San Fernando
Fig. 7: Imagen del tablero, calzada de la vía y del puente, San Fernando
Fig. 8: Imagen de la estructura y del estribo del puente, San Fernando
Fig. 9: Imagen de puente de Las Escalinatas construcción mixta, Cuenca
Fig. 10: Imagen de puente metálico sector Ochoa León, Cuenca
Fig. 11: Tipología de estructuras de puentes
Fig. 12: Tipología ubicación de tableros
Fig. 13: Cartografía del sector
Fig. 14: Imagen de un puente en estructura de madera localizado en España
Fig. 15: Imagen de un puente en mampostería de ladrillo localizado en Italia
Fig. 16: Imagen de un puente en Hormigón Armado sector San Joaquín, Cuenca
Fig. 17: Imagen de un puente peatonal, en estructura metálica, Cuenca
Fig. 18: Imagen de levantamiento del sector
Fig. 19: Imagen de levantamiento en la sección del río
Fig. 20: Imagen de la vía de acceso
Fig. 21: Imagen del puente y la vía que continúa
Fig. 22: Imagen de donde estará implantado el puente
Fig. 23: Imagen de levantamiento topográfico
Fig. 24: Imagen de carril de diseño
Fig. 25: Imagen de la sección de calzada
Fig. 26: Imagen de Zona Hidrográfica del Río Jubones (INAMHI)
Fig. 27: Imagen de la Cuenca Hidrográfica del Río Jubones (INAMHI)
Fig. 28: Imagen de la caudales medidos mensualmente (INAMHI)
Fig. 29: Imagen de la gráfica caudales medidos mensualmente (INAMHI)
Fig. 30: Imagen de una sección de un río y sus componentes
Fig. 31: Imagen del caudal torrentoso del río Yucauta (INAMHI)

12
Fig. 32: Imagen de un muro tipo escollera
Fig. 33: Imagen sobre sección transversal estable y transporte de material aluvial
Fig. 34: Imagen de vigas longitudinales y diafragmas
Fig. 35: Camión de diseño HS25 MTOP, carga uniforme
Fig. 36: Camión de diseño HS25 MTOP, distribución de las cargas por llanta
Fig. 37: Camión de diseño HS-20 Y HL-93 de la AASHTO.
Fig. 38: Imagen de las vigas longitudinales y el tablero en la parte superior del puente.
Fig. 39: Imagen de la sección transversal del puente con sus componentes
Fig. 40: Imagen de la sección transversal del puente con la nomenclatura
Fig. 41: Imagen de la sección que corresponde a la viga ‘‘T’’, embebida en la losa.
Fig. 42: Imagen del tren de cargas camión de diseño HSMOP
Fig. 43: Imagen de cómo actúan los esfuerzos en la viga
Fig. 44: Imagen del tablero y con vigas longitudinales y diafragmas transversales
Fig. 45: Imagen de la sección longitudinal de un puente y sus componentes.
Fig. 46: Imagen de las consideraciones de carga por rueda y separación entre ejes
Fig. 47: Imagen para el cálculo del momento en el volado
Fig. 48: Imagen para el cálculo del momento en el volado primer caso
Figura 49: Imagen para el cálculo del momento en el volado segundo caso
Fig. 50: Imagen para el cálculo del momento en el volado tercer caso
Fig. 51: Imagen que ilustra el espesor del recubrimiento superior e inferior
Fig. 52: Imagen con dimensiones preliminares de la sección del puente
Fig. 53: Ilustración de la deformación de la viga con sus respectivos momentos
Fig. 54: Imagen de donde están aplicadas las cargas de vereda
Fig. 55: Análisis de las cargas primer caso
Fig. 56: Análisis de las cargas primer caso individualmente
Fig. 57: Análisis de las cargas segundo caso individualmente.
Fig. 58: Análisis de las cargas segundo caso individualmente
Fig. 59: Imagen de ubicación de cargas para aplicación del Teorema de Barre
Fig. 60: Imagen de aplicación de cargas en el centro de la viga
Fig. 61: Imagen del cálculo del Momento Máximo.
Fig. 62: Imagen que representa la distancia ‘’d’’ efectiva en la viga para el cortante ‘’Vu’’
Fig. 63: Imagen del tren de cargas primera posición

13
Fig. 64: Imagen del tren de cargas segunda posición.
Fig. 65: Carga uniformemente distribuida.
Fig. 66: Imagen que se observa donde se aplica la carga del barandal
Fig. 67: Imagen para ver la colocación del drenaje de pie en el muro.
Fig. 68: Imagen para ver la colocación de los tubos de drenaje en la pantalla del muro.
Fig. 69: Imagen de barandales metálicos en un puente peatonal.
Fig. 70: Imagen de barandales de hormigón y tubos metálicos en un puente.
Fig. 71: Imagen de balaustrada de concreto.
Fig. 72: Imagen de donde actúa la carga horizontal en una vereda.
Fig. 73: Imagen de un muro de pared en forma de alas y otra pared frontal (a) y (b)
Fig. 74: Imagen de las partes que componen un estribo.
Fig. 75: Imagen de la nomenclatura de las partes de un estribo.
Fig. 76: Mapa de zona sísmica del NEC del Ecuador
Fig. 77: Imagen de empuje de tierras con sobrecarga vehicular
Fig. 78: Imagen de dimensiones del estribo y áreas de calculo
Fig. 79: Imagen de Presión de Contacto Muro-Suelo de Fundación
Fig. 80: Imagen de tabla salarial en de contraloría en la construcción

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LISTA DE CUADROS
Tabla 1: Coordenadas de la ubicación del puente
Tabla 2: Ángulo de fricción entre diferentes materiales (AASHTO)
Tabla 3: Imagen resume de los caudales medidos mensualmente (INAMHI)
Tabla 4: Valores del coeficiente “n” de Manning.
Tabla 5: Tabla de materiales con sus pesos específicos.
Tabla 6: Cuadro de recomendaciones de la AASHTO para pre-dimensionamiento
Tabla 7: Referencia sobre la fracción de carga de rueda en un carril.
Tabla 8: resumen de refuerzo para la viga principal
Tabla 9: Datos para el diseño del puente
Tabla 10: Datos para el cálculo der refuerzo en los extremos de la losa
Tabla 11: Tabla de hierros
Tabla 12: Tabla datos para el cálculo del refuerzo
Tabla 13: Tabla datos para el cálculo del refuerzo del volado
Tabla 14: Tabla datos para el diseño del diafragma
Tabla 15: Tabla datos para el refuerzo del diafragma
Tabla 16: Tabla datos para el cálculo de la viga longitudinal
Tabla 17: Poblaciones ecuatorianas y Zona sísmica del NEC del Ecuador
Tabla 18: Valores del factor Z en función de la zona sísmica del NEC del Ecuador
Tabla 19: Valores de φ y γ para diferentes tipos de suelos
Tabla 20: Angulo de fricción entre diferentes materiales (AASHTO)
Tabla 21: Cuadro de relaciones para el cálculo del estribo
Tabla 22: Cuadro del cálculo del centro de gravedad del estribo
Tabla 23: Cuadro de resumen de cargas y momentos
Tabla 24: Cálculo del empuje en alturas “h”

15
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A.
Especificaciones Técnicas y notas…………………………………………….………………………………...167
ANEXO B.
Planos Topográficos…………………………………………………………………………………………….…169
ANEXO C.
Datos Adicionales……………………………………………………………………………………………...…..172
ANEXO D
Estudios de Mecánica de Suelos….………………………………………………………………………….….182
ANEXO H
Planos Estructurales………………………………………………………………………………………….……191

16
RESUMEN
Este trabajo de investigación contiene el estudio teórico y análisis matemático de los parámetros
necesarios para el desarrollo y cálculo de un puente de hormigón armado, el cual consta de dos partes, la
superestructura que es la calzada y vigas por donde transitarán vehículos y peatones, además la infraestructura
que son los estribos donde va a ir asentado el puente. Éste se trata de un puente de 13m de largo y seis metros
de ancho incluido las veredas, ubicado en el cantón de San Fernando, cerca de la ciudad de Cuenca en Ecuador.
Ésta obra está encaminada a satisfacer la necesidad de movilidad y transporte de los moradores del sector, y ha
sido desarrollada en base al cumplimiento de normas generales para la construcción de puentes y caminos, de
MTOP, AASHTO, y varios autores quienes han aportado con sus estudios en materias relacionadas a este tipo de
trabajos.
Palabras clave: Hormigón armado, puente dimensionamiento, puente superestructura, puente
infraestructura, momento último.

17
ABSTRACT
This research contains the theoretical study and mathematical analysis of the parameters
necessary for the development and calculation of a reinforced concrete bridge, which consists of two
parts, the superstructure and the road is where beams for transit vehicles and pedestrians, as well
infrastructure that are going to go berserk seated where the bridge. This is a bridge 13m long and six
meters wide including the villages located in the canton of San Fernando, near the city of Cuenca in
Ecuador. This work aims to meet the need for mobility and transport of the residents of the sector, and
has been developed on the basis of compliance with general rules for the construction of bridges and
roads, MTOP, AASHTO, and several authors who have contributed their studies in subjects related to
this type of work.
Keywords: bridge sizing, bridge superstructure, bridge infrastructure, last moment.

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CAPÍTULO 1.
ESTUDIOS PRELIMINARES
1.1.- LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO
El puente se encuentra ubicado en un camino vecinal que cruza el Río Yucauta, perteneciente al Cantón
de San Fernando a 7 minutos aproximadamente en vehículo del centro cantonal, el mismo que está a 60 km de
la capital provincial, Cuenca. Desde el centro cantonal de Girón en la vía Cuenca – Machala, se desvía hacia la
derecha tomando no más de 20 minutos en llegar a su centro cantonal.
Está a una altura de 2.650 metros sobre el nivel del mar, la temperatura promedio es de 15 grados
centígrados gozando de dos estaciones plenamente establecidas: el invierno que comienza en Diciembre
extendiéndose hasta el mes de abril y el verano que se prolonga hasta Diciembre. El cantón tiene una población
total que no supera los 5000 habitantes distribuidos en el centro cantonal y en zonas rurales y aledañas.
Fig. 1: Ubicación del Cantón San Fernando
COORDENADAS
NORTE ESTE ALTITUD
692577 9654323 2826
Tabla 1: Coordenadas de la ubicación del puente

19
Fig. 2: División política Cantón Azuay
1.2.- ACTIVIDAD ECONÓMICA
Las actividad económica predominantes son la ganadera enfocada a la producción de leche y sus
derivados, seguida de la agricultura, silvicultura y pesca, también hay zonas turísticas como la Laguna de Busa y
sus paisajes naturales.
Fig. 3: Porcentajes de actividad económica en Cantón San Fernando

20
Fig. 4: Imagen del Centro Cantonal de San Fernando
1.3.- POBLACIONES DE ENLACE
Este puente vehicular de hormigón armado, sobre el Río Yucauta, que vinculará los sectores de
Mamallacu, la población de San Fernando (cabecera cantonal), el sector de San Jacinto, Yucauta y Capulíes.
Fig. 5: Imagen de Haciendas ganaderas del Cantón San Fernando

21
Fig. 6: Imágenes de actividad ganadera en el sector, San Fernando
1.4.- SITUACIÓN ACTUAL DEL PUENTE EXISTENTE
El puente en la actualidad es una construcción de madera y los estribos de mampostería de piedra en
mala condición, la estructura del tablero y calzada están deteriorados y se observa que no cumple normas
básicas de diseño y seguridad, es angosto, evidencia un posible riesgo de desplome. El puente tiene un largo de
12m con un ancho de 3mt y un galibo de 3.5 m aproximadamente.
Fig. 7: Imagen del tablero, calzada de la vía y del puente, San Fernando

22
Fig. 8: Imagen de la estructura y del estribo del puente, San Fernando
1.5.- UBICACIÓN Y ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE
La ubicación del puente es en la vía que cruza el Río Yucauta y enlaza los sectores de San Fernando con
la comunicad de Capulíes.
En primer lugar consideremos algunas definiciones de puente:
‘’Un puente es una construcción que permite salvar un accidente geográfico como un río, un cañón, un
valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua o cualquier otro obstáculo físico.’’
1
‘’Un puente es una obra que se construye para salvar un obstáculo dando así continuidad a una vía.
Suele sustentar un camino, una carretera o una vía férrea, pero también puede transportar tuberías y líneas de
distribución de energía. Los puentes que soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos.
Aquellos construidos sobre terreno seco o en un valle, viaductos. Los que cruzan autopistas y vías de tren se
llaman pasos elevados. Constan fundamentalmente de dos partes: super-estructura e infra-estructura.’’
2
‘’En términos prácticos un puente ha sido el nexo comunicativo más elemental del hombre en su
conquista de la naturaleza.’’
3
Entre los criterios de diseño a tomar en cuenta tenemos principalmente la seguridad, bajo peso, la
facilidad de fabricación, montaje, transporte, inspección y mantenimiento. En lo referente a los aspectos
constructivos tenemos que considerar la disponibilidad de materiales en el mercado nacional, equipos, máquinas,
instalaciones y personal calificado. Los costos de implementación, fabricación, montaje, mantenimiento y
transporte son vitales en lo referente al aspecto económico, y finalmente como aspectos complementarios
tenemos la versatilidad, serviciabilidad, transitabilidad, estética y funcionabilidad.
1. Wikipedia
2. MC Ing. Arturo Rodríguez Serquén Perú- 2012.
3. José Bellido de Luna Universidad Central de Chile, 2002.

23
Una vez considerados los aspectos antes mencionados se puede proseguir a la elección del puente
según los tipos de estructuras existentes y optar por el más conveniente.
-Simplemente apoyados
-Continuos
-Simples de tramos múltiples
-Cantiléver (brazos voladizos)
-En Arco
-Atirantado (utilizan cables rectos que atirantan el tablero)
-Colgantes
-Levadizos (basculantes)
-Pontones (puentes flotantes permanentes)
Fig. 9: Imagen de puente de Las Escalinatas construcción mixta, Cuenca
Fig. 10: Imagen de puente metálico sector Ochoa León, Cuenca

24
Fig. 11: Tipología de estructuras de puentes
Fig. 12: Tipología ubicación de tableros

25
1.5.1.- MAPAS Y CARTOGRAFÍA DEL SECTOR.
Fig. 13: Cartografía del sector
1.5.2.- PUENTES DE ACUERDO AL MATERIAL Y A SU FUNCIÓN
Según su material de construcción
-Madera
-Hormigón Armado
-Hormigón Pre-esforzado
-Acero Estructural
-Mampostería
-Sección Compuesta
Según su función
- Puentes Peatonales
- Puentes para tránsito vehicular de carreteras
- Puentes para ferrocarriles
- Puentes para servicio mixto y viaductos.

26
Fig. 14: Imagen de un puente en estructura de madera localizado en España
Fig. 15: Imagen de un puente en mampostería de ladrillo localizado en Italia

27
Fig. 16: Imagen de un puente en Hormigón Armado sector San Joaquín, Cuenca
Fig. 17: Imagen de un puente peatonal, en estructura metálica, Cuenca
1.6.- TOPOGRAFÍA
Los estudios topográficos tendrán como objetivos:
-Efectuar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos
-Suministrar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, así
como de ecología y sus efectos en el medio ambiente.
-Facilitar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales
-Facilitar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales.
-Crear puntos de referencia para el replanteo durante la construcción.

28
1.6.1.- LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO
Debe contener como mínimo, un plano de ubicación, planimetría con curvas de nivel cada metro si la
quebrada es profunda o más juntas si el terreno es llano ó las barrancas son poco definidas y los estudios
topográficos deberán comprender como mínimo lo siguiente:
-Levantamiento topográfico general de la zona del proyecto, documentado en planos a escala entre 1:500
y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1 m y comprendiendo por lo menos 100 m a cada lado del puente en
dirección longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en dirección transversal (la del río u otro obstáculo
a ser transpuesto).
-Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y sus accesos, con planos a escala entre
1/100 y 1/250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con secciones verticales tanto en
dirección longitudinal como en dirección transversal. Los planos deberán indicar los accesos del puente, así
como autopistas, caminos, vías férreas y otras posibles referencias. Deberá igualmente indicarse con claridad la
vegetación existente.
-Para el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo.
Será necesario indicar en planos la dirección del curso de agua y los límites aproximados de la zona inundable
en las condiciones de aguas máximas y mínimas, así como los observados en eventos de carácter excepcional.
Cuando las circunstancias lo ameriten, deberán indicarse los meandros del río.
-Ubicación e indicación de cotas de puntos referenciales, puntos de inflexión y puntos de inicio y término
de tramos curvos; ubicación o colocación de marcas e hitos in situ plenamente identificados y con pintura de
color rojo o tomate, colores opuestos a la de la vegetación del lugar.
-Levantamiento catastral de las zonas aledañas al puente, cuando existan edificaciones u otras obras que
interfieran con el puente o sus accesos o que requieran ser expropiadas y/o pudieran ser afectadas por el
emplazamiento del mismo y de ser al caso proceder con las respectivas indemnizaciones.
-En cuanto a los equipos y el grado de precisión empleados para los trabajos de campo y el
procesamiento de los datos deberán ser consistentes con la dimensión del puente y sus accesos y con la
magnitud del área estudiada. En cualquier caso los equipos y los procedimientos empleados deberán
corresponder a la mejor práctica de la ingeniería.
La topografía de la zona donde se ubicará el puente deberá documentarse mediante planos con curvas
de nivel y fotografías, registros digitales e informes. Los informes deberán detallar las referencias preliminares
consultadas, la descripción y las características técnicas del equipo utilizado para la toma de datos, la
metodología seguida para el procesamiento de los datos de campo y la obtención de los resultados.
Si se dispusiera de estudios topográficos previos, de zonas adyacentes o que involucren el área del
proyecto, éstos deberán ser revisados a fin de verificar la compatibilidad de la información obtenida. Los planos
serán presentados en láminas de formatos A0, A1 o A4 dependiendo de la escala que se requiera.
De ser el caso se podrá también georreferenciar el emplazamiento del puente en un mapa base o plano
de la ciudad o sector donde que este va estar ubicado para mejor compresión y registro del mismo.

29
Fig. 18: Imagen de levantamiento del sector
Fig. 19: Imagen de levantamiento en la sección del río
Los equipos e instrumentos y el grado de precisión empleados para los trabajos de campo y el
procesamiento de los datos deberán ser consistentes con la dimensión del puente y sus accesos y con la
magnitud del área estudiada. En cualquier caso los aparatos y los procedimientos empleados deberán
corresponder a la mejor práctica de la ingeniería.
En cuanto a la documentación a ser presentada contendrá la topografía de la zona donde se ubicará el
puente deberá documentarse mediante planos con curvas de nivel y fotografías, registros digitales e informes.

30
1.6.2.- ESTADO DE LAS VÍAS
El material de la calzada de la vía es de tierra común de una sección variable de 3m a 4m de ancho
aproximadamente como se observa en las imágenes, por la cual pueden circular vehículos sin dificultad.
Figura 20: Imagen de la vía de acceso
Se ha observado en la visita que se hizo al lugar que la circulación de vehículos es mínima, no soporta un
tráfico vehicular intenso, con el paso de 2 a 3 vehículos livianos por cada hora aproximadamente.
Fig. 21: Imagen del puente y la vía que continúa

31
1.6.3.-EMPLAZAMIENTO DEL PUENTE
Para el emplazamiento del puente hay que considerar los siguientes aspectos:
a. Localización de la estructura o ubicación en cuanto a sitio, alineamiento, pendiente y rasante.
b. Tipo de puente que resulte más adecuado para el sitio escogido, teniendo en cuenta su estética,
economía, seguridad y funcionalidad.
c. Forma geométrica y dimensiones, analizando sus accesos, superestructura, infraestructura, cauce de la
corriente y cimentaciones.
d. Obras complementarias tales como: barandas, drenaje de la calzada y de los accesos, protección de
las márgenes y rectificación del cauce, si fuera necesario forestación de taludes e iluminación
e. En caso de obras especiales conviene recomendar sistemas constructivos, equipos, etapas de
construcción y todo aquello que se considere necesario para la buena ejecución y estabilidad de la obra.
Fig. 22: Imagen de donde estará implantado el puente

32
Fig. 23: Imagen de levantamiento topográfico
1.7.- ANCHO DE CALZADA Y ACERA
El ancho de la calzada será el ancho libre entre las partes inferiores de las veredas medidas respecto al
eje longitudinal del puente si las veredas no existen, además el ancho libre será la distancia mínima entre las
caras interiores de las barandas del puente. Las veredas son utilizadas con fines de flujo peatonal o
mantenimiento.
El ancho de calzada del puente se define en 4 metros de ancho, un solo carril que es lo requerido por la
entidad solicitante y con ancho de veredas de 80cm y ancho de barandas de 20cm en total 1m de volado
izquierdo y derecho.

33
Fig. 24: Imagen de carril de diseño
1.80m+0.6m+0.6m=3.00m (mínimo para un solo carril)
Fig. 25: Imagen de la sección de calzada

34
CAPITULO 2
ESTUDIOS DE SUELOS, HIDROLOGICO E HIDRAULCO
2.1.- ESTUDIOS DE SUELOS Y GEOTÉCNICOS
El objetivo del estudio Geotécnico y suelos es establecer las características y parámetros geotécnicos que
tiene el subsuelo en el punto de emplazamiento del puente, es decir, la estratigrafía, la identificación y las
propiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables donde se colocarán los
estribos y elementos requeridos para la cimentación del puente así como la estabilización del suelo de
cimentación.
El alcance del estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidad
será determinada en base a la envergadura del proyecto, en términos de su longitud y las condiciones del suelo.
Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente, estribos, pilares y accesos.
Los Estudios geotécnicos comprenderán:
- Ensayos de campo en suelos y/o rocas.
- Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la zona.
- Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos de suelo o base
rocosa.
- Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuada, así como parámetros geotécnicos
preliminares para el diseño del puente a nivel de anteproyecto.
- Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo de suelo se podrán realizar ensayos de
refracción sísmica, complementados por perforaciones o excavaciones de verificación en sustitución a los
trabajos antes mencionado.
- Presentación de los resultados y recomendaciones sobre especificaciones constructivas y obras de
protección.
Para los sondeos o calas la cantidad y profundidad de éstos estará en función de la magnitud y
complejidad del proyecto. La profundidad de las exploraciones y sondajes estará definida considerando un pre-
dimensionamiento de la cimentación y las condiciones locales del subsuelo.
2.1.1- CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE
En cimentaciones es la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre él. La capacidad
de carga admisible es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se
produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. Por tanto la capacidad de
carga admisible debe estar basada en uno de los siguientes criterios funcionales:

35
-Si la función del terreno de cimentación es soportar una determinada tensión independientemente de la
deformación, la capacidad portante se denominará carga de hundimiento.
-Si lo que se busca es un equilibrio entre la tensión aplicada al terreno y la deformación sufrida por éste,
deberá calcularse la capacidad portante a partir de criterios de asiento admisible.
Materiales
Ángulo
de fricción, δ (º)
Coeficiente
de fricción, tan δ
Hormigón masivo sobre los siguientes materiales de fundación:
• Roca sana y limpia 35 0,7
• Grava limpia, mezclas de grava y arena, arena gruesa 29 a 31 0,55 a 0,60
• Arena limpia fina a media, arena limosa media a gruesa, grave limosa o arcillosa 24 a 29 0,45 a 0,55
• Arena fina limpia, arena limosa o arcillosa fina a media 19 a 24 0,34 a 0,45
• Limo fino arenoso, limo no plástico 17 a 19 0,31 a 0,34
• Arcilla residual o pre-consolidada muy rígida y dura 22 a 26 0,40 a 0,49
• Arcilla de rigidez media y rígida; arcilla limosa 17 a 19 0,31 a 0,34
Sobre estos materiales de fundación la mampostería tiene los mismos factores de fricción.
Tabla 2: Ángulo de fricción entre diferentes materiales (AASHTO)
2.2.-ANALISIS HIDROLÓGICO
El objetivo de los estudios Hidrológicos es determinar las características hidrológicas de los regímenes de
precipitaciones pluviales máximas y extraordinarias, además nos permite conocer las cantidades de agua,
caudal, que fluyen superficialmente en un área de recogimiento determinada o cuenca, evaluando para ello
parámetros físicos de la región como: área, perímetro, pendientes, elevaciones. etc. todo lo anterior para facilitar
un correcto diseño vial dentro de los cuales los puentes están incluidos.
El estudio hidrológico además permite conocer las cantidades de agua, caudal, que fluyen
superficialmente en un área de recogimiento determinada o cuenca, evaluando para ello parámetros físicos de la
región como: área, perímetro, pendientes, elevaciones.
Con la información recopilada en el INAMHI (INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGIA E
HIDROLOGIA del Ecuador) con sede en la capital, se determina que el Río Yucauta está ubicado dentro de la
Zona Hidrográfica del Jubones y que no existen estudios puntuales y profundos del río y su zona por no ser ésta
una vertiente de gran envergadura o relevancia, todo eso nos lleva a considerar de forma global y como parte de
la zona hidrográfica del Río Jubones al Río Yucauta.

36
Fig. 26: Imagen de Zona Hidrográfica del Río Jubones (INAMHI)
Los siguientes datos son necesarios para nuestro propósito.
- Recopilación de datos de crecientes aplicables al sitio, incluyendo las crecientes ordinarias y las
extraordinarias.
- Determinación del período de retorno de las crecientes en el sitio, si no se tiene datos actualizados o no
se han encontrado estudios anteriores se puede recopilar información mediante encuestas a los moradores del
sector que son quienes están al tanto de cuando se presentan las estaciones de invierno y temporadas de
sequias del sector.
- Determinación del caudal del agua y sus velocidades, así como en tiempo de crecientes en lo posible,
datos que se consideraran para el diseño de la estructura.
Fig. 27: Imagen de la Cuenca Hidrográfica del Río Jubones (INAMHI)

37
Los estudios hidrológicos comprenderán lo siguiente:
- Visita de campo; reconocimiento del lugar en la zona de cruce.
- Recolección y análisis de información hidrológica y meteorológica existente; esta información puede ser
proporcionada por entidades locales, nacionales o entidades encargadas de la administración de los recursos
hídricos del lugar.
- Estimación del caudal y caudal máximo para tener en claro el galibo del puente para diferentes periodos
de retorno
- Evaluación de estudios similares realizados en la zona de ubicación del puente; si los hubiere.
Este estudio debe contener por lo menos la media anual de las precipitaciones, las crecidas máximas y
mínimas, la velocidad máxima de la corriente, el caudal, las variaciones climatéricas y materiales de arrastre
(palizada, témpanos de hielo, y otros). En los planos de puentes sobre ríos, se deben registrar siempre los
niveles de agua cuya notación presentamos a continuación: M.A.M.E. = Nivel de aguas máximas extraordinarias.
N.A.M. = Nivel de aguas máximas
N.A.O. = Nivel de aguas ordinarias
N.A.m. = Nivel de aguas mínimas
2.2.1.- COMPILACIÓN DE DATOS DE CRECIENTES APLICABLES AL SITIO, INCLUYENDO
LAS CRECIENTES ORDINARIAS Y LAS CRECIENTES EXTRAORDINARIAS.
Crecida es el fenómeno temporal que ocasiona un aumento de nivel máximo de agua en un curso
permanente, para luego descender a su nivel normal.
Las crecidas son de origen meteorológico, ocasionadas por las precipitaciones pluviales y son de origen
no meteorológico, provocados por vaciamiento o vertido repentino o accidental de aguas embalsadas natural o
artificialmente en el curso del río.
En los estudios de crecientes se analizan las magnitudes de máximos extraordinarios y la frecuencia con
que ocurren. Existen tres tipos de crecidas y son:
-Crecida normal es la que mantiene el río y varía muy poco.
-Crecida máxima es la que ocurre casi anualmente en el invierno.
-Crecida máxima extraordinaria es la que ocurre cuando se da lluvias muy intensas.
Para el diseño de un puente se debe considerar siempre la creciente máxima.

38
2.2.2.- DETERMINACIÓN DE LA CURVA DE RECURRENCIA O RETORNO DE LAS
CRECIENTES PARA EL SITIO.
La determinación de la curva de recurrencia o retorno está relacionada con las precipitaciones pluviales
evidentemente ya que el nivel en las crecidas o estiajes dependerá de las frecuencias de lluvias o tormentas que
se den en la zona de estudio. Las principales fuentes de humedad para las precipitaciones los constituyen los
océanos, lagunas y embalses y son los factores de clima como latitud, altitud, corrientes marinas vientos
dominantes y barreras orográficas las que determinan la humedad atmosférica sobre la cuenca.
Entendiendo como precipitación es toda forma de humedad que originándose en las nubes llega hasta la
superficie terrestre, de acuerdo a esta definición las lluvias, garúas, granizadas y nevadas son formas distintas
del mismo fenómeno de la precipitación.
Las gotas se juntan en la atmósfera y al agrandarse las gotas de agua caen por su propio peso hacia la
superficie de la Tierra, provocando las precipitaciones que se producen con temperaturas sobre 0ºC, caen en
forma de lluvia y las gotas de lluvia se congelan si la temperatura es bajo 0ºC y la precipitación es en forma de
nieve o de granizo, estado sólido del agua.
Para tener una idea en Estados Unidos la lluvia se identifica según su tipo de intensidad en:
-ligera, para tasas de caída diaria de hasta 2.5mm/h
-moderada de 2.5mm/h hasta 7.6mm/h
-fuerte superior a 7.6mm/h
El período de retorno se ha considerado en 40años, ya que son datos que se han podido obtener y
recopilar del INAMHI, que comprende desde el año 1964 hasta el 2010 y consideramos de cinco años, desde el
que registra el menor al máximo caudal y con valores intermedios como una muestra para la graficación de la
curva.

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Fig. 28: Imagen de la caudales medidos mensualmente (INAMHI)
MES
AÑO Y CAUDALES EN m3/seg
1975 1976 1973 2001 2004
1 ENERO 48,881 46,627 46,423 36,588 18,75
2 FEBRERO 125,784 102,046 95,413 30,203 20,427
3 MARZO 299,765 137,936 92,174 89,44 31,979
4 ABRIL 165,512 129,546 195,821 113,33 37,254
5 MAYO 77,188 76,768 78,377 65,356 28,011
6 JUNIO 121,114 89,958 55,301 118,678 54,947
7 JULIO 63,457 109,775 52,705 30,454 28,526
8 AGOSTO 68,979 53,669 46,43 16,192 18,358
9 SEPTIEMBRE 30,781 29,338 36,765 10,293 16,775
10 OCTUBRE 37,081 18,797 23,306 10,885 16,66
11 NOVIEMBRE 30,289 22,609 23,422 10,79 15,408
12 DICIEMBRE 18,788 22,228 26,275 16,554 21,258
Tabla 3: Imagen resume de los caudales medidos mensualmente (INAMHI)

40
Fig. 29: Imagen de la gráfica caudales medidos mensualmente (INAMHI)
2.2.3.- DETERMINACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DEL CAUDAL DEL AGUA Y SUS
VELOCIDADES DURANTE LAS CRECIENTES QUE SE CONSIDERAN PARA EL DISEÑO DE LA
ESTRUCTURA.
En río un no hay determinaciones previas, las respuestas son en todo caso objeto de estudio de la
hidrología, la geomorfología, la hidráulica marítima y otros apoyos de estudio, el caudal de un río es siempre
variable según el régimen hidrológico de la cuenca, en una escala de tiempo estacional o bien restringida a un
episodio meteorológico.
Los períodos que tienen un caudal más o menos estable es posible relacionar las pendientes con los
caudales utilizando registros de aforos, para establecer períodos de crecientes se puede obtener información a
moradores del sector en caso de no tener registros.
Para el movimiento del fluido en un río, al aplicar las fórmulas se obtendrán únicamente valores
aproximados a los reales, porque el cauce del rio no tiene sección constante, ni alineamiento recto, ni superficie
uniforme, ni conserva la pendiente, como en un canal abierto.
Fórmula de Manning:
V =
R
2
3 ∗ S
1
2
N
(formula 2.1)
Dónde:
V = Velocidad en m/s
R = Radio hidráulico en m
S = Pendiente
N = Coeficiente de rugosidad llamado coeficiente de Manning.
0
50
100
150
200
250
300
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Series1
Series2
Series3
Series4
Series5

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El cálculo del caudal en el diseño de canales, para este tipo de régimen, puede plantearse la ecuación de
Manning al sistema métrico.
Q = A
S1/2
n
R2/3
(formula 2.2)
Material
Valores
Mínimo Normal
Máxi
mo
Arroyo de montaña con muchas piedras. 0.035 0.040 0.050
Tepetate (liso y uniforme). 0.025 0.035 0.040
Tierra en buenas condiciones. 0.017 0.020 0.025
Tierra libre de vegetación. 0.020 0.025 0.033
Mampostería seca. 0.025 0.030 0.033
Mampostería con cemento. 0.017 0.020 0.025
Concreto. 0.013 0.017 0.020
Asbesto cemento. 0.09 0.010 0.011
Polietileno y PVC. 0.007 0.008 0.009
Fierro fundido (Fo. Fo). 0.011 0.014 0.016
Tabla 4: Valores del coeficiente “n” de Manning.
El régimen de flujo en un tramo particular de una corriente natural se clasifica en función del Número de
Froude, NF, el cual es una relación adimensional entre fuerzas de inercia y de gravedad. En el régimen
supercrítico (NF > 1) el flujo es de alta velocidad, propio de cauces de gran pendiente o ríos de montaña. El flujo
subcrítico (NF <1) corresponde a un régimen de llanura con baja velocidad. El flujo crítico (NF = 1) es un estado
teórico en corrientes naturales y representa el punto de transición entre los regímenes subcrítico y supercrítico.
Z1 cota del fondo
Zi, Ti características de la sección del flujo
Za cota del agua
Zn cota de la planicie inundada
Tn ancho de la boca del cauce

42
Yprofundidad del flujo
T ancho de la sección del flujo
H altura del canal principal
B ancho de la zona inundable.
Fig. 30: Imagen de una sección de un río y sus componentes
Los Cauces en régimen torrencial se caracteriza porque el flujo tiene una velocidad alta, el número de
Froude Fr = v / (√ gl) es mayor que 1 y la línea del agua se ve afectada por la formación de resaltos que son
ocasionados por las irregularidades del fondo, de las secciones transversales y materia rocoso.
Fig. 31: Imagen del caudal torrentoso del río Yucauta (INAMHI)
Los ríos de alta montaña tienen régimen torrencial, debido a su gran pendiente tienen una alta capacidad
de transportar sedimentos, éstos son alimentados por los procesos erosivos que se presentan en fondo y contra
los taludes.

43
La Pendiente longitudinal en cauces naturales se mide a lo largo de la línea o superficie del agua, ya que
el fondo no es una buena referencia, tanto por su inestabilidad como por sus irregularidades. La pendiente de la
superficie del agua varía con la magnitud del caudal y esa variación es importante cuando se presentan cambios
grandes del caudal en tiempos cortos, por ejemplo al paso de crecientes.
2.3.- ANÁLISIS HIDRÁULICO.
El objetivo de los estudios Hidráulicos es para determinar el nivel de aguas máximas extraordinarias en el
punto de interés y el área hidráulica más eficiente y que conllevan a una real apreciación del comportamiento
hidráulico del río que, con el fin de obtener requisitos mínimos para el dimensionamiento hidráulico o pre
dimensionamiento de la obra de paso además nos permiten definir el tipo puente y su ubicación óptima en
función de los niveles de seguridad y riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la
estructura, además establecer el caudal máximo de diseño en la ubicación del cruce; la hidráulica del río en el
tramo que comprende el cruce.
En el estudio hidráulico se llega a determinar la sección hidráulica crítica, la que es capaz de dar paso, sin
rebalsar al caudal de la cuenca, en la cual se utilizan parámetros de diseño que comparan un factor geométrico
calculado a partir de sus dimensiones, con el factor hidráulico calculado en base al caudal de la cuenca, la
rugosidad del cauce y la pendiente del río.
Entre los datos que podemos recopilar tenemos los siguientes:
-Caudal máximo de diseño hasta la ubicación del cruce.
-Comportamiento hidráulico del río en el tramo que comprende el cruce.
- Área de flujo a ser confinada por el puente.
- Nivel máximo de agua (NMA) en la ubicación del puente.
- Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente.
- Profundidades de socavación general, por contracción y local.
- Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, según el tipo de cimentación.
Los estudios Hidráulicos comprenderán lo siguiente:
- Visita de campo; reconocimiento del lugar
- Estudio de las aguas de remanso y de las velocidades promedio de la corriente de agua para diferentes
luces de varias estructuras tentativas.
- Apreciación de la profundidad de socavación en los y estribos de las estructuras propuestas.
Tomamos en cuenta que las luces de los puentes se seleccionaran para permitir el paso del caudal de
crecientes cuya magnitud y frecuencia se tiene plenamente identificado.
Además deberá tomarse en consideración la frecuencia de las inundaciones aguas arriba, el paso de los
materiales de arrastre y la posibilidad de socavación cuando puedan ocurrir crecientes de mayor altitud que
aquella seleccionada para el diseño o cuando crecientes extraordinarias puedan causar daños o la perdida
misma de una estructura costosa deberán seleccionarse luces mayores para el puente de preferiblemente.
De ser el caso los taludes adyacentes a las estructuras con riesgo a la acción erosiva de las aguas se
protegerán por medio de pedraplenes que es un elemento constructivo que consiste en la extensión y

44
compactación de materiales pétreos procedentes de excavaciones de roca. Se usa para la construcción rellenos,
bien de gran altura o que sean inundables, están formados por fragmentos de roca de gran tamaño que oscilan
entre los 10.0 cm y los 90.0 cm. Los muros de escollera también se pueden emplear.
Fig. 32: Imagen de un muro tipo escollera
Deberá evitarse el desbroce de la vegetación en las proximidades de los puentes para evitar la
socavación y el incremento la velocidad de las aguas, cortes de préstamo de material no deberán localizarse en
arias en donde podría incrementarse la velocidad del agua y la posibilidad de socavación de los puentes.
2.3.1.- ESTUDIO DE LAS AGUAS DE REMANSO Y DE LAS VELOCIDADES PROMEDIAS
DE LA CORRIENTE DE AGUA.
Un remanso hidráulico se puede definir como un aumento en el nivel de agua de un río, debido al
taponamiento natural o artificial de éste, y que se propaga aguas abajo disminuyendo su intensidad hasta
alcanzar el equilibrio con el nivel natural de las aguas.
Cuando la pendiente del cauce es pequeña, o cuando el flujo en el tramo que se considera en el estudio
está regulado por una curva de remanso, el régimen es tranquilo, generalmente subcrítico. En este caso, la
capacidad de transporte de sedimentos es baja, y el río puede comenzar a depositar parte de los sedimentos de
suspensión y de fondo que trae desde zonas de mayor capacidad de transporte.
Este fenómeno se presenta en los tramos de baja pendiente. Cuando la pendiente es pequeña, incide en
una baja capacidad de transporte de sedimentos y en una tendencia a inundar áreas adyacentes.
Con la explicación anterior, en el lugar donde está emplazado el puente no se observan sitios donde se
puedan producir o existan aguas de remanso, porque el flujo es continuo y fluido debido a la pendiente del cauce
del río.

45
2.3.2.- APRECIACIÓN DE LAS VELOCIDADES DE SOCAVACIÓN EN LOS ESTRIBOS DE
LAS ESTRUCTURAS PROPUESTAS.
Es la modificación del área de sección hidráulica que tiene que ver con el Nivel de Aguas Máximas
Extraordinarias (NAME) al presentarse la creciente máxima extraordinaria. Es relevante conocer la socavación
para definir las cotas de cimentación de las pilas (cuando se han dispuesto pilas en el diseño del puente) y los
estribos. La causa más común de socavación general es la contracción del flujo producida por la reducción de la
sección del cauce por la construcción de terraplenes de acceso al puente y en menor grado por las pilas (que en
este caso no se ha planteado) que bloquean parte de la sección recta
El lecho del río puede ser rocoso, aluvial o de material cohesivo. En el primer caso la sección transversal
es estable; en el segundo se presenta transporte de material aluvial dentro de la capa de material suelto, y en el
tercero el grado de cohesión es un factor que reduce la posibilidad de movimiento del material de fondo, en
comparación con el material aluvial del mismo tamaño, por ello el desgaste del fondo va a depender de las
características del suelo, presentándose una distribución homogénea o heterogénea del material fondo.
Fig. 33: Imagen sobre sección transversal estable y transporte de material aluvial
Sin el conocimiento del alcance de la socavación el ingeniero está expuesto a proponer cotas de
cimentación superficiales que hagan inestable la estructura por ausencia de piso de apoyo o proponer una cota
de cimentación más profunda de la requerida aumentando sus costos y con mayores dificultades en la
construcción. Una de las principales causas de la falla de un puente es la socavación.
Hay que saber que gracias a la socavación se dan fallas e incluso el colapso de muchos puentes, por la
excesiva velocidad del agua subterránea que arrastra partículas que se encuentran en lecho del río, socavando
así la estructura, además el desgaste del lecho del río depende de las características propias del suelo,
presentándose una distribución homogénea o heterogénea del material fondo. Se puede considerar que la
socavación está en función de la velocidad y el transporte de partículas y para determinar si el flujo aguas arriba
está transportando materiales de lecho, se debe calcular la velocidad crítica para inicio de transporte de
sedimentos Vc de la partícula D50 y compararla con la velocidad media de la corriente en el cauce principal o en
las laderas aguas arriba de la abertura del puente. La velocidad media se determina según la ecuación de
Manning y para calcular la velocidad crítica se usa cualquiera de las ecuaciones

46
CAPITULO III
ESTUDIO ESTRUCTURAL Y DE DISEÑO
3.1.- CONSIDERACIONES DE CARGA
Las Standard Specifications for Highway Bridges de la AASHTO, requieren que los puentes sean
diseñados para soportar cargas muertas, vivas e impacto o efecto dinámico de la carga viva.
Las cargas se clasifican en:
Cargas Permanentes que son aquellas que actúan durante toda la vida útil de la estructura sin variar
significativamente o que varían en un solo sentido hasta alcanzar un valor límite. Corresponden a este grupo el
peso propio de los elementos estructurales y las cargas muertas adicionales tales como las debidas al peso de la
superficie de rodadura y balaustrada.
Cagas Variables que son aquellas para las que se observan variaciones frecuentes y significativas en
términos relativos a su valor medio. Las cargas variables incluyen los pesos de los vehículos y personas, así
como los correspondientes efectos dinámicos, las fuerzas de frenado y aceleración.
Las estructuras deberán diseñarse para resistir las siguientes cargas y fuerzas:
-carga muerta o peso propio.
-carga viva.
-impacto o efecto impacto de la carga viva.
-cargas originadas por el viento.
-otras fuerzas, como las siguientes:
Fuerzas longitudinales, fuerzas centrifuga, fuerzas de origen térmico, presión de la tierra, supresión
hidráulica, fuerzas por contracción, acortamiento por compresión en los arcos, esfuerzos durante el montaje,
presión de las corrientes de agua y esfuerzos sísmicos.
3.1.1.- CARGA MUERTA
La carga muerta consistirá en el peso propio de la estructura y se determinará considerando todos los
elementos que sean indispensables para que la estructura funcione como tal, entre ellas las vigas longitudinales
y transversales. Las cargas muertas incluirán el peso de todos los elementos no estructurales, tales como losa
de calzada, veredas, superficies de rodadura, balasto, barandas, tuberías, señales, ductos y cables.
El peso propio y las cargas muertas serán estimados en base a las dimensiones indicadas en planos y en
cada caso considerando los valores medios de los correspondientes pesos específicos. A falta de una
información precisa, podrán usarse los pesos específicos de la tabla siguiente.

47
Tabla 5: Tabla de materiales con sus pesos específicos.
Fig. 34: Imagen de vigas longitudinales y diafragmas
3.1.2.- CARGA VIVA
La carga viva es el peso de las cargas en movimiento sobre el puente, son los movimientos dinámicos de
vehículos, automóviles y peatones sobre los puentes.
Generalmente especificada mediante camiones y trenes de carga idealizados o cargas distribuidas
equivalentes con eje de cargas concentradas.
La AASHTO LRFD BRIDGE DESIGN SPECIFICATION propone en la actualidad el camión tipo
denominado HL-93K, antes los vehículos de diseño eran de cuatro tipos HS-20 -44, H-20 -44, HS-15 -44 y el H
15 -44. En nuestro país el camión de diseño que se debe considerar según especificaciones del MTOP, es el
HS-25, camión con tres ejes de 25 toneladas.
TABLA DE MATERIALES
MATERIAL FLUENCIA kg/cm2 PESO ESPECIFICO kg/cm3
Acero Corrugado 4200 7850
Hormigón Losa 300 2400
Hormigón vigas 240 2400
Hormigón Muros 240 2400
Asfalto 240 2000

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Fig. 35: Camión de diseño HS25 MTOP, carga uniforme
Fig. 36: Camión de diseño HS25 MTOP, distribución de las cargas por llanta.
Fig. 37: Camión de diseño HS-20 Y HL-93 de la AASHTO.

49
3.1.3.- CARGA POR IMPACTO
El fenómeno de impacto se relaciona a la interacción del vehículo con el puente siendo estos los los
esfuerzos instantáneos y de vibración que se producen por la circulación de cargas móviles a velocidad sobre la
estructura. El efecto dinámico, vibratorio y de impacto que el tránsito vehicular produce sobre los puentes por la
velocidad del movimiento, de vehículos livianos y pesados, por sus sistemas de amortiguación, pueden causar
vibración en el puente en las direcciones longitudinal, transversal y vertical, el movimiento de vehículos provoca
vibraciones verticales del puente.
Estas acciones deben tomarse en cuenta porque es importante su análisis con una determinada
exactitud, puede resultar de gran complejidad, dependiendo del tipo de la estructura, todo esto con la finalidad de
conseguir un margen de seguridad suficiente para el cálculo; a éste valor se lo denomina factor de impacto..
Se considerarán incrementos de la carga viva por efectos dinámicos en el diseño de:
-Superestructuras, incluyendo columnas de acero o de concreto, torres de acero, columnas de marcos
rígidos y en general aquellas partes de la estructura que se prolonguen hasta la cimentación principal.
-La parte de los pilotes de concreto o de acero que sobresalgan del nivel del terreno y que se hallen
rígidamente conectadas a la superestructura ya sea de formando marcos rígidos o como parte de la estructura
mínima, cuando las hay.
No se considerarán incrementos de la carga viva por efectos dinámicos en el diseño de:
- Veredas y puentes peatonales
- Muros de contención, excepto estribos.
- Cimentaciones y otras estructuras totalmente enterradas como zapatas.
- Estructuras y puentes de madera.
La AASHTO específica que los efectos dinámicos de las cargas móviles así como la cantidad permisible o
magnitud se expresen como un fragmento o fracción de las cargas vivas y se determinen por medio de las
siguientes fórmulas que básicamente son las mismas:
i =
15.24
L+38.10
≤ 30% (formula 3.1) i =
50
L+125
≤ 0.30 %(formula 3.2)
Donde
i= factor de impacto.
L= longitud, en metros, de la parte cargada del tramo .para producir el máximo efecto en el elemento.

50
3.1.4.- PRESIONES DEL VIENTO
En el diseño de la superestructura de un puente las cargas de viento se las asume como cargas estáticas
uniformemente distribuidas aplicadas sobre el área expuesta de la estructura. El área expuesta se toma como la
suma de todas las áreas de los miembros estructurales, inclusive el sistema de piso y el antepecho o barandas
visto en elevación, localizadas a 90 grados con relación al eje longitudinal de todos los elementos estructurales
de la vía. Los valores de las presiones de viento se basan en una velocidad de este igual a 160 km/hora.
3.1.5.- FUERZA DE FRENADO
Cuando un vehículo acelera para emprender su marcha o frena para detenerse se transmiten fuerzas
longitudinales a la superficie de rodadura, gracias a la fricción que existe entre los neumáticos y la calzada.
Las estructuras se diseñaran para resistir una fuerza horizontal de frenado y de aceleración que actúan
horizontalmente en dirección longitudinal y suponiendo que el puente está ocupado en todas sus vías y a todo lo
largo, estando éstas aplicadas a 1,8 m sobre el nivel de la losa del tablero y se deberá considerar el 5% de la
carga viva.
La fuerza de frenado se debe ubicar en todos los carriles de diseño que se consideren cargados y que
transporten tráfico en la misma dirección, por el tren de cargas distribuida con la carga concentrada especificada
para el cálculo de momentos y sin tomar en cuenta el factor de impacto tenemos la siguiente fórmula:
FR = 0.05 ∗ Wcv + Wcv (formula 3.3)
Dónde:
FR= Fuerza de frenado en Tn
p = Carga uniformemente distribuida equivalente en Tn/m/3.05m
L = Longitud entre apoyos
Pm = Carga que corresponde al momento
N = Numero de vías
3.1.6.- CARGAS DE ACERA
Las veredas y los elementos que las soportan como vigas principales, arcos y otros elementos
estructurales deberán diseñarse para una sobrecarga peatonal de 415 kgf/m2 por área de acera. Además se
debe tomar en cuenta la carga de baranda que depende del propósito para el cual la baranda es provista, por
ejemplo, para uso vehicular, de bicicletas o de peatones.
3.1.7.- FUERZAS POR VARIACIÓN DE TEMPERATURA
En teoría el cambio de temperatura y los acortamientos elásticos y de retracción del hormigón, producen
variaciones de los elementos de la estructura produciendo esfuerzos de elongación o contracción, pero no se
considerarán en nuestro caso porque se construirán juntas de dilatación en toda la superestructura.

51
3.1.8.- FUERZAS DE LA CORRIENTE DE AGUA Y BASURAS FLOTANTES
En teoría la corriente de agua y los materiales de arrastre ejercen sobre las pilas de los puentes, en su
parte sumergida, un efecto dinámico que la norma, la toma en cuenta transformándola en una fuerza estática
equivalente que depende de la velocidad del agua y de la geometría de la cara de la pila que sufre el impacto.
Las pilas y otras partes de la estructura que estén sujetas a la fuerza de la corriente de agua o de basuras
se diseñaran para resistir los máximos esfuerzos inducidos por estas cargas. En éste caso no consideramos este
criterio por no tener pilas de apoyo.
3.1.9.- EMPUJE DE TIERRAS
En las estructuras que retienen tierra, se considera el efecto de la presión del suelo de acuerdo al estudio
de geotecnia. Los elementos estructurales deberán diseñarse para resistir el empuje de tierras, de acuerdo a la
teoría de Rankine en todo caso, el empuje mínimo a aplicarse será el correspondiente al de un fluido de peso
específico no menor a 480 kg/m3, sea el caso cuando exista influencia de la carga de transito sobre el empuje de
tierras, se supondrá una carga sustitutiva correspondiente a 60 centímetros adicionales de altura de tierra los
diseños se harán en la suposición de que los rellenos están provistos de drenajes apropiados.
El empuje del suelo se deberá considerar función de los siguientes factores:
- Tipo y densidad del suelo,
- Contenido de agua,
- Características de fluencia lenta del suelo,
- Grado de compactación,
- Ubicación del nivel freático,
- Interacción suelo-estructura,
- Cantidad de sobrecarga,
- Efectos sísmicos,
- Pendiente del relleno,
- Inclinación del muro.
La presión ejercida por un material de relleno se asume triangular lineal, es decir la presión es
proporcional a la profundidad del punto considerable (a mayor profundidad mayor presión)

52
3.1.10.- FUERZAS SÍSMICAS
Las cargas sísmicas constituyen otro componente de las fuerzas medioambientales que todas las
estructuras deben poder resistir. El objetivo fundamental del diseño sísmico de un puente es el de proporcionarle
la capacidad suficiente para que pueda soportar un sismo severo sin colapsar. Estas fuerzas son generadas por
la vibración del suelo que actúa en cualquier dirección en su centro de gravedad.
La tendencia actual es a considerar sismos de diseño más realistas, distinguiendo los sismos pequeños y
moderados de los sismos grandes o severos. Los sismos pequeños y moderados pueden ocurrir varias veces
durante la vida de la estructura mientras que la probabilidad de que ocurra un sismo severo es bastante menor.
Estas consideraciones han dado lugar a una nueva filosofía de diseño sísmico.
Las nuevas especificaciones de diseño se han desarrollado en base a los siguientes principios:
a.- Los puentes deben resistir los sismos menores dentro del rango elástico sin ningún daño.
b.- Deben resistir sismos moderados dentro del rango elástico con algún daño reparable.
c.- Deben resistir sismos severos sin llevar al colapso total ni parcial, se aceptan daños reparables. En las
cimentaciones no se aceptan daños.
d.- En el proceso de diseño se deben utilizar intensidades realistas para el sismo de diseño.
Lo anterior implica que durante un sismo moderado la estructura debe comportarse dentro del rango
elástico y durante un sismo severo incursionar en el rango no lineal para lo cual debe tener la resistencia y
ductilidad suficiente para disipar energía.
Las zonas de disipación de energía y susceptibles a sufrir daño deben ser accesibles para su reparación.
Se acepta que es antieconómico diseñar un puente para resistir un sismo severo elásticamente.
La determinación de las fuerzas sísmicas de acuerdo a la norma AASTHO, utilizando los espectros y la
zonificación contenidos en esa norma, no es pertinente para otras regiones fuera de los Estado Unidos por
obvias razones. Por razones de simplificación se considerara que la carga sísmica será igual al 10% de la carga
muerta ya determinada.
3.2.- DISEÑO DE LA SUPERESTRUCTURA
La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente las cargas; vigas longitudinales (se
denominan vigas longitudinales porque su colocación está dispuesta siguiendo la dirección del tráfico del
puente), riostras, diafragmas, losas barandas, veredas armaduras, cables, bóvedas, arcos, quienes transmiten
las cargas del tablero a los apoyos. Sobre la superestructura se da la circulación de los vehículos y peatones.

53
Fig. 38: Imagen de las vigas longitudinales y el tablero en la parte superior del puente.
Los elementos a tomar en cuenta para el diseño son los que se indican en el gráfico:
DIAFRAGMAS DIAFRAGMAS
LOSA
CAPA DE RODADURA
VEREDA
BARANDALES
VIGAS
SUPERESTRUCTURA CORTE TRANSVERSAL
ANCHO DE CALZADA
Fig. 39: Imagen de la sección transversal del puente con sus componentes
3.2.1.- PRE-DIMENSIONAMIENTO
En este punto ya se tiene definido que se trata de un puente con viga sección en ‘’T’’ embebida en la losa,
ambos de hormigón armado ya que son los más adecuados para luces de comprendidas entre 6 a 30m y es la
solución más común en sectores rurales de nuestro medio. Con las siguientes ventajas.
-Son más rígidos y tienen menos vibraciones.
-Los puentes de concreto, no requieren mayor conservación
-Utilizan los materiales de la zona y no tienen problemas de transporte de vigas y montaje.
-Y como desventaja éstos requieren de obra falsa, la cual debe permanecer en el sitio hasta que el
concreto alcance su fraguado (encofrados).

54
-La losa se arma en el sentido normal al tránsito y se apoya sobre vigas longitudinales, siendo monolíticas
con ellas, formando vigas en T.
-Las vigas interiores o exteriores, están simplemente apoyadas sobre los estribos con placas de neopreno
o aparatos de apoyo.
El diseño es de un puente vehicular de 13m de largo con ancho de calzada de 4m y dos veredas una a
cada lado de1m de ancho incluido el ancho del pasamano de 0.20cm, con tres vigas principales y un diafragma
central y dos diafragmas de cabeceras que estarán apoyados en las cajuelas de los estribos.
Para el diseño de los diferentes elementos se utilizan las normas AASHTO, NEC y el reglamento ACI de
hormigón, utilizando la teoría del último esfuerzo.
Una vez elegida la ubicación y tipo de puente, es necesario considerar, para el diseño geométrico del
puente que brindemos niveles aceptables de visibilidad, comodidad, seguridad y de servicio en general.
Superestructura
Alturas mínima (incluyendo el tablero)
Si se utilizan elementos de alturas variable, estos valores se pueden ajustar para
considerar los cambios de rigidez relativa de las secciones de momento positivo y
negativo.
Material T
i
p
o
Tramos simples Tramos continuos
Hormigón Armado
Losas con armadura principal
paralela al tráfico
1,2(S +3000)
30
S +3000
≥ 165 mm
30
Vigas T 0,070 L 0,065 L
Vigas cajón 0,060 L 0,055 L
Vigas de estructuras peatonales 0,035 L 0,033 L
Hormigón
Pretensado
Losas 0,030 L ≥ 165 mm 0,027 L ≥ 165 mm
Vigas cajón coladas in situ 0,045 L 0,040 L
Vigas doble T prefabricadas 0,045 L 0,040 L
Vigas de estructuras peatonales 0,033 L 0,030 L
Vigas cajón adyacentes 0,030 L 0,025 L
Acero
Profundidad total de una viga doble
T compuesta 0,040 L 0,032 L
Profundidad de la porción de
sección doble T de una viga doble T
compuesta
0,033 L 0,027 L
Cerchas 0,100 L 0,100 L
Tabla 6: Cuadro de recomendaciones de la AASHTO para pre-dimensionamiento
La altura general de la superestructura será definida teniendo como criterio principal el control de las
deflexiones del tablero. El pre-dimensionamiento es una etapa de diseño en la cual después de haber definido el
tipo y características del puente que se desea implementar se procede a dimensionar tentativamente las partes
de los diferentes elementos estructurales de la superestructura e infraestructura del puente, siguiendo reglas y
fórmulas propuestas por las AASHTO y tratadistas sobre el tema.

55
El dimensionamiento de un tablero con sus vigas requiere determinar los siguientes aspectos:
-Forma de las vigas (‘T’)
-Separación entre ellas
-Cuantía de la armadura
Luego se realiza el cálculo con las medidas propuestas y se verifica considerando el material y el tipo de
superestructura que el diseño cumple con las especificaciones y expectativas funcionales solicitadas, caso
contrario habría que redimensionar hasta llegar a obtener una solución definitiva. Después se procede al dibujo,
digitalización del mismo e impresión en los planos. Peralte mínimos para superestructura de sección constante.
(AASHTO)
3.2.1.1.- Losa
El tablero es el conjunto de elementos estructurales que conforman la superficie de la calzada que sirve
para soportar el tráfico de vehículos y peatones, para luego transmitir sus cargas al sistema de vigas y luego a
los cabezales y estribos. El tablero está conformado estructuralmente por la losa y vigas.
ANCHO DE CALZADA
S S
bV bV bV ANCHO VEREDA
ANCHO TOTAL DEL PUENTE
ANCHO VEREDA
CAPADERODARURA
hV
hL
BARANDA
hD
Fig. 40: Imagen de la sección transversal del puente con la nomenclatura

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Fig. 41: Imagen de la losa del puente con sus veredas.
El espesor mínimo recomendado según AASHTO para losas continúas de sección constantes con acero
de refuerzo principal perpendicular o paralelo a la dirección de la circulación vehicular y con finalidad de controlar
su deflexión un espesor mínimo de:
min =
1.2( + 3000)
30
1 5mm (formula 3.4)
=
1.2(1 50 + 3000)
30
= 1 4mm = 20cm (formula 3.4)
hLmin= altura mínima del espesor de la los
s= separación entre ejes de vigas
Adopto como la h de losa mínima el valor de 20cm.
3.2.1.2.- Vigas
Las vigas constituyen el elemento estructural que soporta la losa de la calzada por donde circulan los
vehículos, veredas y peatones. Las vigas longitudinales soportan la losa y son las que se asientan en los apoyos.
Los elementos que conectan las vigas longitudinales entre si formando un entramado horizontal, se denominan
trabas o diafragmas.
3.2.2.- DISEÑO DE LA VIGA
La sección de viga adoptada es de tipo T debido a que presentan un diseño constructivo más conveniente
que los otros. La losa conforma el ala de la viga, mientras que la parte de la viga que se proyecta por debajo de
la losa configura lo que se conoce como alma. La parte superior de esta viga T se ve sometida a esfuerzos
transversales a causa de la acción de la losa en esa dirección.

57
Y para pre-dimensionar la altura de la viga tipo ‘’T’’ luces simples se ha considerado según AASHTO del
65% al 80% del lago o luz de la viga.
V = 0.0 ∗ (formula 3.5)
V = 0.0 ∗ 13000 = 1040mm(formula 3.5)
V = 1.04m
Ajuste por seguridad es de 5% de Hv
V = 0.05 ∗ V + V (formula 3. )
V = 0.05 ∗ 1.04 + 1.04 = 10 .2cm (formula 3. )
Adopto el valor de 120cm.
hV= altura de viga
Se considera para el ancho de la viga de 25 a 40 cm, no muy ancho porque empieza a des configurarse.
El siguiente aspecto por resolver consiste en determinar el ancho efectivo del ala. Deberá proveerse de
una adecuada y efectiva adherencia y resistencia al corte a la unión entre la losa y la viga. La losa podrá
considerarse como parte integral de la viga, siempre y cuando el ancho efectivo del ala de la viga-t no exceda las
siguientes limitaciones:
Se ha encontrado que este ancho efectivo depende principalmente de la luz de la viga y del espesor
relativo de la losa. Las recomendaciones dadas por el código ACI 8.10 para el ancho efectivo son las siguientes:
1. Para vigas ‘’t’’ simétrica, el ancho efectivo b no debe exceder una cuarta parte de la longitud de la luz
de la viga. El ancho de la losa que sobresale a cada lado del alma de la viga no debe exceder ocho veces el
espesor de la losa ni superar más de la mitad de la distancia libre hasta la siguiente viga.
2. Para vigas que tienen losa únicamente de un lado, el ancho efectivo de losa que sobresale no debe
exceder un doceavo de la longitud de la luz de la viga, seis veces el espesor de la losa o la mitad de la distancia
libre hasta la siguiente viga.
3. Para vigas ‘’t’’ aisladas, en las cuales el ala se utiliza únicamente con el propósito de proporcionar un
área adicional de compresión, el espesor del ala no debe ser menor que la mitad del ancho del alma y el ancho
total del ala no debe exceder cuatro veces el del alma.

58
Fig. 41: Imagen de la sección que corresponde a la viga ‘‘T’’, embebida en la losa.
b ≤
4
= (formula 3.7) b ≤
13
4
= 3.25cm
b ≤ S 1. 0 ≤ 1. 5
b ≤ (12t + b′) (formula 3. ) (12(20) + 30′) = 2.70𝑚
1. 5 ≤ 2.70
El ancho b asumido es de 1.85m s=1.85 b’=30 t=20 h=1.20
3.2.2.1.- Carga de carril
El cálculo se lo llevara a cabo con el camión de diseño del MTOP para puentes que es de 25T y carga por
llanta de 10T y una carga equivalente uniformemente distribuida de 0.95Tn/m. La carga por carril ocupa un
ancho de tres metros, en la sección de la calzada y distribuidas de tal forma que produzcan las fuerzas internas
máximas.
3.2.2.2. - Tren de Cargas
Para este análisis se requiere calcular, diferentes posiciones del tren cargas del vehículo a lo largo del
puente, los trenes de carga se colocaran a lo largo de la viga de 13m en número y posición requeridos para
producir los máximos esfuerzos en el elemento estructural analizado y así determinar el máximo momento de
diseño debido a carga viva (MCV)

59
Figura 42: Imagen del tren de cargas camión de diseño HSMOP
3.2.2.3. - Diseño a flexión y corte.
La viga estará sometida a dos tipos de efectos, las flexiones producidas por los momentos ‘’M’’ y las
fuerzas de corte ‘’V’’ producidas por el peso propio de la viga, para resistir estas cargas la armadura central
inferior con la armadura superior de los apoyos será la encargada de absorber estas acciones y los estribos
absorberán las fuerzas cortantes.
El diseño va a ser para la viga interna, la del centro que es la que más carga soporta, la cantidad de acero
calculado va colocada también para la viga externa, los momentos flectores se determinaran por los métodos
estáticos comunes, así como los esfuerzos de corte. En ningún caso una viga exterior deberá tener menor
capacidad de carga que una interior.
3.2.2.3.1.- Análisis de carga muerta
Las cargas muertas son aquellas que se mantienen constantes en magnitud y fijas en posición durante la
vida de la estructura. Generalmente la mayor parte de la carga muerta es el peso propio de la estructura. Ésta
puede calcularse con buena aproximación a partir de la configuración de diseño, de las dimensiones de la
estructura y de la densidad del material.
Para puentes, las cargas muertas pueden incluir superficies de recubrimiento, andenes y barandas y una
consideración para ductos y otras cargas suspendidas.
3.2.2.3.2.- Momento último de diseño
El Mu es el momento último a la flexión de vigas de concreto reforzado, que actúa en una sección
transversal de ancho unitario y el Mu, puede utilizarse y da resultados válidos para el caso de vigas con otras
formas de sección transversal, para vigas reforzadas de otra manera y para elementos sometidos no sólo a
flexión simple sino también a la acción simultánea de flexión y fuerza axial (compresión o tensión).
Para el Momento Último de diseño (Mu) tanto el momento por carga muerta como por carga viva están
mayorados con los siguientes factores respectivamente 1.3 y 2.17.
Mu = 1.3MCM + 2.171M(CV+I) (formula 3. )

60
Con el momento último Mu, a partir de las fórmulas de hormigón se determina el acero a flexión que se
ubicará en la parte inferior de las vigas principales, así: Donde, en una sección transversal de viga los factores
expuestos son:
Fig. 43: Imagen de cómo actúan los esfuerzos en la viga
d: peralte efectivo.
f´c: resistencia del concreto f’c 300 Kg/cm2
b: ancho de la viga.
a: distancia entre la última fibra de compresión y el eje neutro
z: distancia entre la compresión y la tensión.
Para el diseño de flexión vamos a suponer que la viga trabaja como rectangular y luego comprobamos, si
no cumple, calculamos como viga T, y Los aceros se van a calcular con una separación de 5cm con
recubrimiento de 5cm
3.2.2.4.- Diseño a flexión
En la práctica estructural es de interés calcular aquellos esfuerzos y deformaciones unitarias que ocurren
en la estructura en servicio sometida a las cargas de diseño. Para que una estructura cumpla sus propósitos
debe ser segura contra el colapso y funcional en condiciones de servicio. La funcionalidad requiere que las
deflexiones sean pequeñas, que las fisuras, si existen, se mantengan en límites tolerables, que las vibraciones
se minimicen, etc.
Carga muerta
W = e · · b · γ (formula 3.10)
Momento por carga muerta
MCV =
W ∙ 2
4
(formula 3.11)
Momento por carga viva

61
MCV =
0. ∙ P ∙
4
(formula 3.12)
Al calcular los momentos flectores en vigas longitudinales o viguetas, la distribución lateral se determinara
como sigue:
En las vigas interiores se tomara una fracción de la carga de rueda (f c.), de acuerdo a lo siguiente:
CLASE DE TABLERO
PUENTES DE UNA VIA PUENTES DE DOS O MAS VIAS
K S K S
VIGAS-T DE HORMIGON ARMADO 1. 915 S < = 1.80 1,8 S < = 3
Tabla 7: Referencia sobre la fracción de carga de rueda en un carril.
F. C =
S
K
(formula 3.13)
S= distancia entre ejes de vías (m)
FC= fracción de carga de rueda
Cuando ‘‘s’’ sea mayor que los valores limites tabulados, entonces la carga sobre la viga será igual a la
reacción de la, cargas de rueda, suponiendo el tablero simplemente apoyado.
En las vigas exteriores, sean de hormigón, acero o madera, se determinará la reacción de las cargas de
rueda, suponiendo que la losa esta simplemente apoyada sobre las vigas. La carga muerta provendrá del peso
propio de la viga más la área tributaria proveniente de la losa, acera antepecho y superficies de desgaste,
además de la carga móvil de transito con impacto, la carga viva de acera, los esfuerzos de trabajo podrán
incrementarse hasta <30 por ciento.
3.2.2.5.- Diseño a corte
El acero de refuerzo se calculará obteniendo el cortante máximo con la combinación de cargas
correspondientes a la teoría de la última resistencia la cual plantea el diseño de las secciones de los miembros
de las estructuras tomando en cuenta las deformaciones inelásticas para alcanzar la resistencia máxima, al
aplicar una carga máxima en la estructura.
Vu = 1.3 ∙ VCM + 2.171 ∙ V(CV+I)(formula 3.14)
Vc = 0.53 ∗ √f′c ∗ bw ∗ d (formula 3.15a) Vc = 0.53 ∗ √f′c (formula 3.15b)
V = Vu Vc (formula 3.1 )
V =
Vu
Vc (formula 3.1 )
=
2 ∗ Av ∗ f ∗ d
V
(formula 3.17) =
Av ∗ F
(V VC) ∗ b
(formula 3.1 )

62
Vu=es la fuerza cortante aplicada
Vs=es la resistencia nominal a cortante del acero
= e araci n
=
d
2
(formula 3.1 )
Vn =
Vu
0. 5 ∗ b ∗ d
(formula 3.20)
Vu=es la fuerza cortante aplicada
Vn=es la resistencia nominal a cortante del nudo
3.2.2.5.1.- Refuerzo de Distribución
El acero de refuerzo se calculará obteniendo el momento máximo con la combinación de cargas entre los
momentos obtenidos de la carga muerta y carga viva correspondientes a la teoría de la última resistencia (Mu) la
cual plantea el diseño de las secciones de los miembros de las estructuras tomando en cuenta las deformaciones
inelásticas, el mismo criterio anterior.
Se coloca el acero de repartición para proporcionar distribución lateral de las cargas vivas concentradas,
dicho refuerzo se ubica transversalmente a la dirección del refuerzo principal en todas las losas con la siguiente
expresión. La armadura de distribución (Ar) deberá colocarse en la parte inferior de la losa y perpendicularmente
a la armadura principal. La cuantía de esta armadura se calculará como un porcentaje de la principal mediante la
fórmula indicada a continuación:
% =
121.5
√
≤ 7% (formula 3.21)
Ar = A ∗ % (formula 3.22)
Donde ‘’h’’ de una viga sea mayor de 90.0cm, debe colocarse refuerzo longitudinal (refuerzo superficial)
uniformemente distribuido en ambas caras laterales del elemento dentro de una distancia h/2 cercana a la cara
de tracción calculado como As mín.
C =
A ∗ f
0. 5 ∗ 1 ∗ b1 ∗ f c
(formula 3.23)
3.2.2.6.- Resumen de refuerzos para la viga principal
ACERO EN LAVIGA AL CENTRO 12 Ø 25 en la sección transversal de la viga
ACERO EN LOS APOYOS DE LA VIGA 6 Ø 28 en la sección transversal de la viga
REFUERZO AL CORTE
2 Ø 10 mm 57.5cm a lo largo de la viga
Cuadro 8: resumen de refuerzo para la viga principal

63
3.3.- DISEÑO DEL DIAFRAGMA
Las vigas diafragmas son vigas transversales que se usan como riostras en los extremos de las vigas T,
en apoyos, y en puntos intermedios para mantener la geometría de la sección y así mismo resistir fuerzas
laterales además son elementos rectos rigidizadores de las vigas longitudinales que a la vez les transmiten
fuerzas de cortantes verticales, el cual se transmite por apoyo directo de la losa sobre la viga por medio de
varillas de hierro que traspasan la viga longitudinal.
En este caso la ubicación de los diafragmas obedece a disposiciones anteriores del AASHTO que
sugerían se les coloque en intervalos que no excedan 12.19m. Éstos diafragmas se colocan en los apoyos y en
sitios intermedios para dar soporte a la losa donde se rompe la continuidad y para evitar el flexión de la viga
longitudinal.
Fig. 44: Imagen del tablero y con vigas longitudinales y diafragmas transversales
Por ello se ha optado por ello colocar diafragmas en los extremos de la superestructura y en el centro.
Según el artículo 8.12.2 de la AASHTO, estos elementos se colocan uno en cada extremo del puente, a
distancia más o menos de 50 cm del borde del tablero y en puntos intermedios donde se rompa la continuidad de
la losa y sea necesario apoyar los bordes de esta sobre el diafragma y así evitar el flexión de la viga longitudinal.
Deberá colocarse un diafragma transversal en el centro de la luz cuando esta sobrepase los doce metros.
Para el pre-dimensionamiento de la sección se utilizará la siguiente fórmula:
h = (0.5 ó 0.8) * h viga
b = 15 - 20 adopto 20cm
h = (0.7) * 120cm=84 considero de 0.80m y de ancho

64
DIAFRAGMAS O TRABES
VIGAS LONGITUDINALES
SUPERESTRUCTURA CORTE LONGITUDINAL
BARANDALES
Fig. 45: Imagen de la sección longitudinal de un puente y sus componentes.
3.3.1.- CARGA POR IMPACTO
De igual manera se aplica la fórmula para el cálculo del impacto, que se ha aplicado para el diseño de la
losa.
i =
15.24
+ 3 .1
≤ 30% (formula 3.1)
i =
15.24
13 + 3 .1
= 0.2
i=30%
3.3.2.- DISEÑO POR FLEXIÓN
La norma indica, que el diseño se realizará para la carga viva colocada en la posición más desfavorable,
según el esfuerzo que se esté analizando.
Momento por Carga muerta:
MCM =
W · 2
(formula 3.24)
Momento Carga viva:

65
MCV =
0. ∙ P ∙
4
(formula 3.25)
3.3.3.- DISEÑO POR CORTE
Para el cálculo de los esfuerzos cortantes se utilizan los siguientes.
Esfuerzo cortante:
VCM =
W ·
2
(formula 3.2 )
Esfuerzo cortante:
VCV = P = carga de medio eje
3.4.- DISEÑO DE LA LOSA
Las losas de hormigón armado para puentes se clasifican según la forma de armado respecto del sentido
del tránsito vehicular, y de acuerdo a la forma en que se apoyan sobre las vigas longitudinales y transversales:
Las losas con armadura principal perpendicular al. Sentido del tránsito se apoyan, generalmente, sobre
las vigas longitudinales y son de luces menores.
Las losas con armadura principal paralela al sentido del tránsito son denominadas también puentes-losa
porque, sin necesidad de la concurrencia de otros elementos estructurales, pueden construir por si mismas,
estructuras auto portantes para soportar el tránsito vehicular se apoyan directamente sobre La infraestructura y
pueden vencer luces mucho mayores que las anteriores.
Recordamos que para losas con armadura principal perpendicular al tránsito la AASHTO recomienda un
espesor mínimo de:
Luz simple: t = 0.10 +
𝑠
30
1 .5 cm(formula 3.27)
t = 0.10 +
1. 5
30
1 .1 cm (formula 3.27)
Ancho de la losa se definió en 20cm.
Como recomendación es siempre muy importante que se considere la durabilidad de la superfıcıe de
rodadura contra el desgaste por efecto de la circulación v del impacto vehicular para contrarrestar este desgaste,
se han propuesto varios tipos de soluciones consistentes en la utilización de hormigones de mayor densidad,
aditivos endurecedores especiales etc.

66
3.4.1.- ESFUERZOS MÁXIMOS
Se considerará como losa continúa con armadura principal perpendicular a la dirección del tráfico. Por
seguridad el diseño de la losa se lo hará para parte central (entre vigas principales en donde se dan los máximos
esfuerzos) y otro para el voladizo que existen bajo las veredas (vigas exteriores).
El diseño de armadura perpendicular a la dirección al tráfico debe cumplir las siguientes condiciones:
0.61 ≤s ≤7.30;
dimen i n ma or
dimen i n menor
1.5(formula 3.2 )
13
= 2.17 (formula 3.2 )
S=1.85
Verificadas que se cumplen las dos condiciones se realiza el cálculo con armadura principal perpendicular
al sentido del tráfico.
3.4.2.- MOMENTOS POSITIVOS EN LAS LOSAS
Realizamos el cálculo de Cargas y Momentos, para la determinación de la carga muerta, consideramos el
volumen de la losa y la superficie de la capa de rodadura con espesor de 0.05 m y peso específico de 2000
kg/m³, y el peso específico del H°A° de 2400 kg/m³ y considerados para un metro de longitud para establecer su
carga lineal. El cálculo del momento se realiza con la formula determinada para una carga distribuida:
MCM =
Wcm ∗ 2
(formula 3.2 )
Por su lado para la carga viva, se trabaja para la situación más desfavorable, la aplicación de la carga
puntual de la llanta trasera correspondiente a la fracción de carga de 25 toneladas. En el cálculo del momento se
procede a aplicar la fórmula a continuación (Hidalgo Rivas):
Fig. 46: Imagen de las consideraciones de carga por rueda y separación entre ejes
W= peso combinado de los dos primero ejes
Camión MTOP 25T

67
W = 20000 + 5000 = 25000
P2 = 0.4W = 0.4 ∗ 25000 = 10000 = 10 n(formula 3.30)
P1 = 0.1W = 0.4 ∗ 25000 = 2500 = 2.5 n (formula 3.31)
MC = ∗ P25
+ 0. 1
. 5
(formula 3.32)
En losas continuas o como hay continuidad entre la losa y la viga, estos valores deberán multiplicarse o
se recomienda afectar al momento por factores: β=0.80 lo para la determinación tanto de los momentos positivos
y 0.90 para determinar los momentos negativos.
Momento positivo = β Mcv (formula 3.33)
Momento negativo= β Mcv (formula 3.34)
3.4.3.- RECUBRIMIENTO DE LAS ARMADURAS
El recubrimiento de hormigón mínimo medido entre la superficie exterior del elemento estructural (viga) y
la de la armadura no será menor al que se indica a continuación:
Armadura superior: 5.00 cm.
Armadura inferior: 2.50 cm.
La sección de recubrimiento que fue considerado para el cálculo de la cantidad de acero, es de 5 cm.
3.4.4.- ARMADURA PRINCIPAL Y ARMADURA DE DISTRIBUCIÓN
Cuantía mínima min =
14
(formula 3.35)
Cuantía máxima ma = 0.75 b (formula 3.3 )
Cuantía balanceada b =
0.85 ∗ 1
∗
000
000+
= 0. 5 (formula 3.37)
Resistencia última Ru =
Mu
∗ ∗ 2 ; Φ=0.85 (formula 3.3 )
Cuantía necesaria b =
0.85
∗ (1 √1
2.3 ∗ u
′
) (formula 3.3 )
Acero requerido AS = ∗ b ∗ d (formula 3.40) 𝐴𝑠 𝑚𝑖𝑛 =
14
4200
· b · d (formula 3.40b)
Cuantía =
1.53· −√(1.53∗ )2−
6.12·∗Mu
b∗d2
1.8∗ ′
(formula 3.41)

68
Verificacion del eje neutro en viga ′′ ′′
a =
A ∗ f
0. 5f′c ∗ d
a ≤ e ( f) (formula 3.42)
Numero de varilla No. =
A
Av
(formula 3.43)
3.4.5.- MOMENTOS NEGATIVOS EN LOSAS (CARGA EN EL VOLADO)
El cálculo de Cargas vivas y Momentos en voladizos en el ancho de distribución o de reparto en el que
actúa la rueda se determina con la siguiente expresión.
= 0. ∗ + 1.132 (m)(formula 3.44)
Siendo “x” la distancia entre el punto de aplicación de la carga de rueda y la sección analizada de la losa.
El momento flector por unidad de ancho se calculará por medio de la siguiente fórmula:
M =
P
P = S25 (formula 3.45)
Fig. 47: Imagen para el cálculo del momento en el volado
Se asumirá el mismo criterio para el acho de distribución cuando existan cargas de postes cuando no
existan parapetos y cuando existan deberán modificarse por:
= 0. ∗ + 1.5 (m)(formula 3.4 )
Siendo x la distancia entre el centro del poste y la sección investigada. La posición límite de carga de
rueda, tiene tres alternativas a considerar:
1. el eje de la carga de rueda deberá suponerse localizado a 30 cm del borde de la acera.

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Fig. 48: Imagen para el cálculo del momento en el volado primer caso
2. Cuando no hay aceras, a 30 cm del borde del pasamano.
Fig. 49: Imagen para el cálculo del momento en el volado segundo caso
3. Cuando la carga de rueda que puede ocurrir accidentalmente que haya subido a la acera se la
considerará distanciada a 30 cm del borde del pasamano.
Fig. 50: Imagen para el cálculo del momento en el volado tercer caso

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Una vez estudiadas estas tres alterativas de cargas que se van a presentar en un puente, observamos
que el más desfavorable es el tercero caso, que es el que vamos asumir para nuestro diseño.
En este caso el estado de carga de solicitación carga muerta + carga viva(incluye impacto), podrán
incrementarse los esfuerzos de trabajo de los materiales hasta 150% y en diseño a última resistencia el factor de
mayoración igual 2.18 para carga viva con impacto, podrá modificarse a 1,00.
3.4.6.- Corte y adherencia
Las losas diseñadas a para el momento flexor siguiendo el método anterior se considerarán que se
trabajan efectivamente en cuanto a corte y adherencia y se sobrentiende que la altura de la losa es suficiente
para que no necesite de armadura para efectos a la compresión.
3.4.7.- Armado
La distancia libre entre varillas paralelas no deberá exceder de 45 cm. La distancia libre mínima entre
varillas no deberá ser menor que 1.5 veces el diámetro nominal de la varilla, ni 1.5 veces el tamaño del agregado
grueso del hormigón, ni 4.0 cm. Estos espaciamientos se aplicarán también para el caso de empalmes
traslapados; el espaciamiento máximo de las armaduras principales no deberá ser mayor que 1.5 veces el
espesor de la losa.
3.4.8.- Armadura de temperatura
En la cara en donde no exista armadura principal o de distribución, deberá colocarse una armadura de
temperatura de por lo menos 2.65 cm²/ml y en cada sentido, espaciada a no más de 45.00 cm.
Figura 51: Imagen que ilustra el espesor del recubrimiento superior e inferior

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