El documento describe los puentes de acero, su historia, tipos y diseño. Explica que los puentes de acero se han convertido en el material estándar para la construcción de puentes debido a su durabilidad, uniformidad, elasticidad y capacidad para evitar vibraciones. También describe los elementos clave de un puente como la subestructura, superestructura y tablero, asi como los principales tipos de puentes según su estructura y materiales.

1. MECANICA Y RESISNTECIA DE MATERIAS
PUENTES DE ACERO
Ing. Durand Porras, Juan Carlos
Docente
Integrantes:
Carmelo More, Miguel
Palma Chávez, Jesús
Guerrero León, Edgar
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial

2. Resumen
Los puentes han sido de vital importancia para el hombre, en su necesidad de
trasladarse fácilmente atreves de terrenos abruptos y superficies acuosas, ha
creado diversos tipos de puentes de distintos compuestos como madera, piedra,
sogas, etc. A pesar de que los puentes tienen los mismos elementos en
subestructura (pilas, estribos y cimientos) y superestructura (vigas principales y
diafragma), podemos encontrar por su tipo (móviles o fijos) y según el material.
Aprovechando las cualidades del acero se lograron construcciones cada vez más
grandes, en especial los puentes, y a partir del s. XIX todos los puentes se
construyeron de este material, utilizándolo para el traslado de trenes, automóviles,
peatones entre otros; en la actualidad los podemos encontrar con vigas en celosía
o rígidas compuestas de acero, dando forma a diferentes tipos de puentes como el
Beam, Arch, Truss, Suspension, Cantilever y Cable Stayed, caracterizados por su
durabilidad , uniformidad, elasticidad y evitando las vibraciones para mantenerse
estabilizado, por ello realizaremos un ejercicio, utilizando la ley de Hooke y la
características que debe cumplir un cuerpo para que se encuentre en equilibrio
(ΣM=0 y ΣF=0), en conclusión podemos decir que la mecánica de materiales a
influenciado la construcción de puentes de diversos tamaños, logrando cambiar la
vida de los seres humanos, acercando las distancias geográficamente divididas.

3. INTRODUCCION
Los puentes son tan antiguos como la civilización misma, desde el momento que
alguien cruzó una zanja o un río con piedra, troncos de árboles y lianas vegetales
trenzadas empezó su historia. A lo largo de la misma ha habido realizaciones de
todas las civilizaciones, pero los Romanos fueron los grandes ingenieros
históricos, no habiéndose superado su técnica y realizaciones hasta los últimos dos
siglos. El puente de Salamanca, Mérida, Medellín o los Acueductos de les
Ferreres (Tarragona) son solamente algunas muestras de su arte e ingeniería que
ha llegado hasta nuestros días.
La aparición de nuevos materiales de construcción, principalmente el acero, dio
paso a un replanteamiento de la situación. La teoría de estructuras elaboró los
modelos de cálculo para la comprobación de los diseños cada vez más atrevidos
de los ingenieros.
HISTORIA DE PUENTES DE ACERO
El empleo del hierro significó una transformación radical en la construcción en
general, y en los puentes en particular; sus posibilidades eran mucho mayores que
las de los materiales conocidos hasta entonces, y por ello se produjo un desarrollo
muy rápido de las estructuras metálicas, que pronto superaron en dimensiones a
todas las construidas anteriormente. Hoy en día sigue siendo el material de las
grandes obras, y en especial de los grandes puentes, si bien el hierro que se utiliza
ahora no es el mismo que se utilizó en los orígenes, porque el material también ha
evolucionado significativamente; hay diferencia considerable de características y
de calidad entre los aceros actuales, y el hierro fundido que se utilizó en un
principio.
A finales del s. XIX, cien años después de la iniciación de los puentes metálicos,
se empezó a utilizar el acero para construir puentes.
Conseguir que los materiales de construcción sean dúctiles y no frágiles, es uno de
los logros importantes de su tecnología.
El acero se conocía mucho antes de que se empezara a fabricar industrialmente a
finales del s. XIX, y de hecho se había utilizado en algún puente aislado; ejemplo
de ello son las cadenas del puente colgante sobre el Canal del Danubio en Viena,
de 95 m de luz, terminado en 1828.
Pero era un material caro hasta que en 1856 el inglés Henry Bessemer patentó un
proceso para hacer acero barato y en cantidades industriales, mediante un
convertidor donde se insuflaba aire en el hierro fundido que reducía las impurezas
y el contenido de carbono.
El primer gran puente cuya estructura principal es de acero es el de San Luis sobre
el río Mississippi en los Estados Unidos, proyecto de James B. Eads en 1874, con
tres arcos de 152+157+152 m de luz.
Los dos grandes puentes de finales del s. XIX fueron también de los primeros que
se hicieron con acero: el puente de Brooklyn y el puente de Firth of Forth.
Desde finales de s. XIX el acero se impuso como material de construcción sobre
el hierro, y por ello, a partir de entonces, todos los puentes se han hecho de acero.

4. Elementos de un puente:
Subestructura o Infraestructura:
Es la parte del puente que se encarga de transmitir las solicitaciones al
suelo de cimentación, y está constituida por:
 Las pilas: Son los apoyos intermedios de los puentes de dos o más tramos.
Deben soportar la carga permanentemente y sobrecargas sin asientos, ser
insensibles a la acción de los agentes naturales (viento, riadas, etc.).
 Los estribos: Situados en los extremos del puente sostienen los
terraplenes que conducen al puente. A veces son reemplazados por pilares
hincados que permiten el desplazamiento del suelo en su derredor. Deben
resistir todo tipo de esfuerzos por lo que se suelen construir en hormigón
armado y tener formas diversas.
 Los cimientos: También conocido como apoyos de estribos y pilas
encargados de transmitir al terreno todos los esfuerzos. Están formados
por las rocas, terreno o pilotes que soportan el peso de estribos y pilas.
Superestructura:
Es la parte del puente donde actúa la carga móvil, y está constituido por:
 Vigas principales: Reciben esta denominación por ser los elementos que
permiten salvar el vano, pudiendo tener una gran variedad de formas como
con las vigas rectas, arcos, pórticos, reticulares, entre otros.
Las vigas secundarias paralelas a las principales, se denominan longueras
 Diafragmas: Son vigas transversales a las anteriores y sirven para su
arriostramiento En algunos casos. Pasan a ser vigas secundarias cuando
van destinadas a transmitir cargas del tablero a las vigas principales.
Estas vigas perpendiculares pueden recibir otras denominaciones como ser
viguetas o en otros casos vigas de puente.
 Tablero: Es la parte estructural que queda a nivel de sub rasante y que
transmite tanto cargas como sobrecargas a las viguetas y vigas principales.
Principales tipos de puentes:
Según su estructura:
1. Puentes fijos:
 Puentes de vigas
 Puentes de arcos
 Puentes de armaduras
 Puentes cantiléver
 Puentes sustentados por cables
 Puentes de pontones

5. 2. Puentes móviles:
 Puentes basculantes
 Puentes giratorios
 Puentes de desplazamiento horizontal
 Puentes de elevación vertical
 Puente transbordador
Según el material:
 Puentes de cuerdas
 Puentes de madera
 Puentes de mampostería
 Puentes metálicos:
1. Puentes de fundición
2. Puentes de hierro forjado.
3. Puentes de acero.
 Puentes de hormigón armado.
 Puentes de hormigón preesforzado.
 Puentes mixtos.
Uso de los puentes:
Un puente es diseñado para trenes, tráfico automovilístico peatonal,
tuberías de gas o aguapara su transporte o tráfico marítimo. En algunos casos
puede haber restricciones en su uso. Por ejemplo, puede ser un puente en una
autopista y estar prohibido para peatones y bicicletas, o un puente peatonal,
posiblemente también para bicicletas.
Puente de Acero
Los puentes de acero construidos han permitido alcanzar luces importantes. Los
puentes sobre vigas metálicas pueden vencer luces de hasta 45 m (similar al
preesforzado tradicional), mientras que con puentes metálicos en celosías se ha
alcanzado los 80 m, y con puentes metálicos en arco se ha llegado hasta 100 m,
constituyendo luces importantes.

6. Vista Inferior
Los puentes metálicos están conformados por elementos longitudinales de sección
transversal limitada, que resisten las cargas por la acción de flexión. La acción de
las cargas es transversal a la longitud del elemento (acción de viga); se presentan
en la sección transversal, simultáneamente, esfuerzos de tensión y compresión,
complementados con los de corte, generalmente pequeños; la transmisión de
fuerzas a flexión es mucho menos eficiente que la transmisión axial.
Vigas rígida
Las vigas son elementos estructurales que pueden soportar cargas apreciables con
alturas limitadas. Sin embargo, esta condición hace que las deflexiones sean
grandes y requieran ser controladas, mediante alturas mínimas. También exige
que los materiales usados puedan resistir esfuerzos de tensión y compresión de
casi igual magnitud. Para optimizar su uso, la industria de la construcción ha
desarrollado los denominados «perfiles estructurales de ala ancha» de acero
estructural, los cuales, sin embargo, tienen limitaciones por la posibilidad de
pandeo en la zona de compresión de la viga.

7. Viga celosía
En vigas en «celosía», como la sección no es continua, las fuerzas resultantes de
compresión y tensión se concentran en los elementos de la parte superior e
inferior, y actúan en sus áreas transversales; el brazo del par o momento resistente,
característico de la flexión, es prácticamente constante, pues no existe
la distribución triangular de esfuerzos. La capacidad a cortante de la viga es
suministrada por los elementos diagonales, que en este caso actúan a compresión.

8. Características de puentes metálicos
Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian considerablemente con
el tiempo.
Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será
poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes
claros.
Durabilidad.- Las estructuras durarán de forma definitiva si tienen un
adecuado mantenimiento.
Ductilidad.- Es la propiedad que tiene un material de soportar grandes
deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil
permite fluir localmente evitando fallas prematuras.
Tenacidad.- Poseen resistencia y ductilidad, siendo la propiedad de un material
para absorber energía en grandes cantidades.
Elasticidad.- Se acerca más a la hipótesis de diseño debido que sigue la ley de
Hooke.
Costo de recuperación.- Se los puede reutilizar como chatarra.
Tipos de puentes metálicos

9. DISEÑO DE PUENTES DE ACERO:
Todo puente debe ser diseñado para soportar con seguridad todos los vehículos
que puedan pasar sobre él, durante su vida útil. Sin embargo, no es posible para el
diseñador conocer con exactitud que vehículos solicitarán la estructura o cuál será
la vida útil del mismo.
Para garantizar la seguridad de la estructura, se deben mantener algunas medidas
de control y hacerse algunas previsiones en cuanto a la resistencia para soportar
cargas actuales y futuras.
Control de vibraciones en puentes
Los puentes deben cumplir los requisitos de los Estados Límite de Servicio bajo
los efectos dinámicos de las cargas de tráfico, ferrocarril, peatones, bicicletas y
viento.
Las vibraciones en puentes y pasarelas no deben causar inquietud en los pasajeros
de vehículos, circulando o detenidos sobre el tablero, ni en los peatones, si se
proyectan aceras transitables. También resulta conveniente limitar el nivel de
emisión de ruidos a causa de las vibraciones, especialmente en puentes ubicados
en entornos urbanos.
Consideraciones de durabilidad
Generalidades
La durabilidad de una estructura de acero es su capacidad para soportar, durante la
vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las
que está expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como
consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el
análisis estructural.
Una estructura durable debe conseguirse con una estrategia capaz de considerar
todos los posibles factores de degradación y actuar consecuentemente sobre cada
una de las fases de proyecto, ejecución y uso de la estructura.
Estrategia para la durabilidad:
En el proyecto se definirán los esquemas estructurales, las formas geométricas y
los detalles que sean compatibles con la consecución de una adecuada durabilidad
de la estructura. El proyecto debe facilitar la preparación de las superficies, el
pintado, las inspecciones y el mantenimiento.
Debe evitarse la corrosión potencial en orificios estrechos, hendiduras ciegas y
uniones solapadas, mediante un sellado eficaz, que en general estará constituido
por soldaduras continuas

10. Sobre espesores ensuperficies inaccesibles
Las superficies de estructura de acero sometidas a riesgo de corrosión que sean
inaccesibles a la inspección y mantenimiento y que no sean adecuadamente
selladas, deberán tener inicialmente una protección adecuada a la vida útil
prevista, debiendo además incrementarse el espesor del acero estrictamente
resultante del cálculo estructural, con un sobreespesor que compense el efecto de
la corrosión durante la vida útil.
Utilización de aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica
Los aceros con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica podrán utilizarse
sin pintura de protección en las superficies exteriores, incrementando el espesor
nominal, obtenido en el cálculo, en 1 mm por la superficie expuesta al ambiente
exterior. En la superficie interior de secciones cerradas inaccesibles se aplicará
pintura de protección adecuada a la vida útil prevista, y sobre espesor de acero.
Detalles constructivos
Se recomienda evitar los detalles constructivos indicados como inadecuados en las
figuras que siguen, empleando los considerados adecuados en las mismas.
Consideraciones constructivas
Materiales:
Certificados de calidad de origen del material en cuanto a posición química y
resistencia.
Ensayos de tensión, análisis químico.
Verificar la homogeneidad del material por medio de ultrasonido y medición de
espesores de algunas láminas.
Calidad:
Cumpliendo con las especificaciones, la calidad del producto (control de
cronogramas, materiales, fabricación, embalaje y montaje).
Ensamble:
Consiste en el armado y soldadura de un elemento principal que se compone de
platabandas, almas, atiesadores, cartelas, ángulos de conexión, etc.

11. Pre-ensamble:
Rectificar longitud total y camber o contraflecha del puente
Corregir defectos e imprecisiones por el proceso de preparación y soldadura del
material
Confirmar el ensamble adecuado y ajuste de uniones de campo, estampe del
soldador.
Revisión detallada dimensional.
Cálculos:
Reacciones:
+∑ MB = 0 = -19cm x 40N -56cm x 30N - 93cm x 20N + Ay.112cm = 0
Ay = 38.4N
∑Fx = 0 : Ay+By-20N-30N-40N = 0
Ay+38AN-90N = 0
By = 51.6N

12. 54.3N
Fuerza en la burn:
Nodo A:
θ = tan-1 (19cm/19cm) = 45o
∑Fy = 0
FAL sen45o+38.4N = 0
FAL = -54.3N
FAL = 54.3N
∑Fx = 0
FAL cos45o+Fac = 0
-54.3N.Cos45o+FAC= 0
FAC = 38.4N
Nodo L:
∑Fx = 0
FLK+54.3N = 0
FLK = 54.3N
Fy = 0 : FCL = 0
FAC
θ
FAL
X∞
θ
Y
38.4N
X
FLK
FCL
Y

13. Nodo C:
+ ∑Fx = 0 FCK = 0
∑Fx = 0 FCD = 38.4N = 0
FCD = 38.4N
Nodo K:
∑Fy = 0
-20N –FKD.Sen 45o+54.3N.Sen 45o = 0
FKD = 26.0N
∑Fx = 0
FKJ+FKD.Cos 45o+54.3N.Cos 45o = 0
FKJ = -56.7N
FKJ = 56.7N
Y
FCK
FCD
XC
38.4N
+
θ X
FKJ
Y
20N
θ
54.3N FKD

14. Nodo D:
∑Fy = 0
FDJ Sen 45o+26.0N.Sen 45o = 0
FDJ = -26.0N
FDJ = 26.0N
Nodo E:
∑Fy = 0
FEJ = 0
∑Fx = 0
FEF-75.2N = 0
FEF = 75.2N
Nodo J:
Y
FDJ
X
FDED38.4N
26.0N
θθ
X
E FEF
Y
75.2N
FEJ
Y
FJF
30N
X
FJIJ
26.0N
56.8
θ θ

15. ∑Fy = 0
-FJF Sen 45o+26.0N.Sen 45o-30N = 0
FJF = 16.4N
∑Fx = 0
FJF.Cos 45o +FJI+26.0N.Cos 45o+56.8 = 0
-16.4N.Cos 45o+FJI+26.0N.Cos 45o+56.8 = 0
FJI = -63.6N
Nodo F:
∑Fy = 0
FFI. Sen 45o-16.4N.Sen45o =0
FFI = 16.4N
∑Fx = 0
FFG+FFI Cos 45o+16.4N.Cos 45o-75.2N = 0
FFG+16.4N.Cos 45o+16.4N.Cos 45o-36.8N = 0
FFG = 52.0N
Nodo I:
∑Fx = 0
FFG
Y
θθ
F
FFI16.4N
75.2
θ
FIG
FIH
θ
Y
I
16.4N
63.6N

16. FIH.Cos 45o+63.6N-16.4N.Cos 45o = 0
FIH = -73.5N
FIH = 73.5N
∑Fy = 0
-40N-FIH Sen 45o-FIG-16.4N.Sen45o = 0
-40N+73.5N.Sen 45o-FIG-16.4N.Sen45o = 0
FIG = 0
Nodo B:
∑Fy = 0
FBH.Sen 45o+51.6N = 0
FBH = 73.0N
∑Fx = 0
-FBH Cos 45o-FBG =0
FBG = 51.6N
Nodo H:
Y
X
51.6NFBG
θ
FBH
X
73.0N
Y
73.5N
FHG

17. ∑Fy = 0
FHI = 0
∑Fx = 0
73.5N-73.0N = 0
0.5 = 0 (O,K)
Nodo G:
∑Fx = 0
-52.0N+51.6N = 0
0.4 = 0 (O,K)

18. CONCLUSION
Como se ha podido apreciar, los puentes son estructuras que pueden cambiar la
vida de los seres humanos, pues significan más que el acceso a un territorio
inicialmente dividido por características geográficas, sino que representan una
serie de oportunidades para las sociedades involucradas, ya sea en el ámbito
social, cultural y económico.
Esto muestra que las ventajas superan significativamente a las desventajas,
convirtiendo la construcción de puentes en una inversión rentable y de gran
beneficio para las comunidades involucradas, ya sea como parte del plan de
gobierno brindando inclusión a pueblos o en el ámbito de empresas particulares
acortando trechos para agilizar su recorrido de producción.
Es de hacer notar que, los puentes son una parte importante del patrimonio en
infraestructura del país, debido a que son puntos medulares en una red vial para la
transportación en general y en consecuencia para el desarrollo de los habitantes.
Preservar este patrimonio de una degradación prematura es, pues, una de las tareas
más importantes de cualquier administración de carreteras sea pública o privada.
Para ello hay que dedicar medios humanos y técnicos suficientes que permitan
tener un conocimiento completo y actualizado de su estado, que permita definir el
volumen de recursos necesarios para su conservación, y garanticen el empleo
óptimo y eficaz de dichos recursos.
Finalmente en la realización del proyecto impulsado por la cátedra de mecánica
aplicada, logramos alcanzar los objetivos propuestos desde sus inicios,
adquiriendo experiencia durante el tiempo que se llevó a cabo, desde la
planeación, revisión de conceptos y conocimientos obtenidos en clases, partiendo
desde las estructuras usadas en la ingeniería llamadas armaduras, las cuales son
aplicadas especialmente para el diseño y construcción de puentes y edificios. El
estudio de estas fue nuestra principal base teórica para la ejecución de nuestro
proyecto.