PROYECTO ESTATICA.docx

1
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TÍTULO
Puente Peatonal De Bambú
SUBTÍTULO
Diseño de un Puente Peatonal a Base de Bambú en el paso sobre el Río Utcubamba en el
Distrito Churuja, Provincia Bongará, Región Amazonas.
AUTORES
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DOCENTE
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LINEA DE INVESTIGACIÓN
Diseño sísmico y estructural
CHICLAYO-PERÚ
2023

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INDICE
INDICE...................................................................................................................... 2
Tabla de figuras ......................................................................................................... 6
INTRODUCCIÓN..................................................................................................... 7
SITUACIÓN PROBLEMÁTICA.............................................................................. 9
Contexto: ............................................................................................................... 9
Problema:............................................................................................................... 9
Finalidad:............................................................................................................... 9
La Tarea:................................................................................................................ 9
Producto Esperado:.............................................................................................. 10
OBJETIVOS............................................................................................................ 11
Objetivo Principal:............................................................................................... 11
Objetivos Secundarios:........................................................................................ 11
ANTECEDENTES.................................................................................................. 12
Antecedentes Locales .......................................................................................... 12
Antecedentes Regionales..................................................................................... 14
Antecedentes Nacionales..................................................................................... 17
HISTORIA DE LA ESTÁTICA ............................................................................. 20
Introducción......................................................................................................... 20
Orígenes de la Estática ........................................................................................ 20
Renacimiento: La Fundación Científica.............................................................. 23
Era Moderna: De Euler a la Teoría de Estructuras.............................................. 24
El Impacto en la Ingeniería Civil: Puentes y Torres............................................ 26
La Consolidación de Teorías y la Era Industrial ................................................. 27
Siglo XXI: Computación y Estática .................................................................... 29

3
ESTRUCTURAS..................................................................................................... 32
Historia de las Estructuras................................................................................... 32
Civilizaciones antiguas.................................................................................... 32
La Edad Media y el renacimiento de la construcción...................................... 33
Revolución industrial y la era moderna........................................................... 33
Teoría de Estructuras........................................................................................... 34
Teoría de la Elasticidad ................................................................................... 34
Teoría del Límite Plástico................................................................................ 34
Dinámica Estructural....................................................................................... 35
Teoría de las Placas y Láminas........................................................................ 35
Teoría de la Fractura........................................................................................ 35
Teoría de la Fatiga........................................................................................... 36
Teoría de la Fiabilidad Estructural .................................................................. 36
Teoría de la Plasticidad.................................................................................... 36
Método de los Elementos Finitos (MEF) ........................................................ 36
Aplicación y Aportes a la Ingeniería Civil .......................................................... 36
Edificaciones ................................................................................................... 37
Puentes............................................................................................................. 38
Infraestructura de transporte............................................................................ 38
BASES TEÓRICAS: BAMBÚ ............................................................................... 40
Historia y Uso del Bambú ................................................................................... 40
Propiedades y Características del Bambú............................................................ 42

4
Estructura Anatómica y Propiedades Mecánicas: ........................................... 42
Propiedades Mecánicas.................................................................................... 44
Durabilidad y Tratamiento Contra Plagas y Deterioro.................................... 44
Variabilidad entre Diferentes Especies de Bambú .......................................... 44
Diseño y Sistemas Estructurales de Puentes de Bambú ...................................... 45
Principios Básicos de Diseño de Puentes:....................................................... 45
Tipos de Puentes de Bambú: ........................................................................... 45
Métodos de Unión y Detalles Constructivos Específicos para el Bambú ....... 46
Consideraciones sobre Cargas......................................................................... 46
Aspectos Económicos y de Viabilidad................................................................ 47
Costos asociados con la producción, transporte, y tratamiento del bambú ..... 47
Comparación de costos iniciales y de mantenimiento con otros materiales.... 47
Potenciales fuentes de financiamiento y beneficios económicos a largo plazo
..................................................................................................................................... 48
Metodología de Diseño............................................................................................ 49
Desarrollo de los Cálculos Justificativos................................................................. 49
Selección del Material:........................................................................................ 49
Flexión:............................................................................................................ 49
Tracción paralela: ............................................................................................ 49
Compresión paralela:....................................................................................... 49
Corte: ............................................................................................................... 50
Compresión perpendicular:.............................................................................. 50
Análisis Estructural: ............................................................................................ 51

5
Módulo de Elasticidad:.................................................................................... 51
Módulo de Poisson: ......................................................................................... 51
Módulo de Corte:............................................................................................. 51
Coeficiente de Dilatación Térmica:................................................................. 51
Peso Específico:............................................................................................... 51
Masa por Unidad de Volumen:........................................................................ 51
Referencias Bibliográficas....................................................................................... 61

6
Tabla de figuras
Figura 1 Gran Pirámide de Giza............................................................................. 21
Figura 2 Coliseo Romano...................................................................................... 22
Figura 3 Burj Khalifa ............................................................................................. 37
Figura 4 Puente de la Torre de Londres ................................................................. 38
Figura 5 Túnel del Canal de la Mancha.................................................................. 39
Figura 6 El Bambú en la Amazonía Peruana.......................................................... 40
Figura 7 Partes del Bambú ..................................................................................... 43
Figura 8 Puente de Bambú con sistema tipo Trabe................................................ 45
Figura 9 Esquema Isométrico de la Arquitectura del Puente. ............................... 52
Figura 10 Modelo a escala para la definición de la sección del puente ................ 53
Figura 11 Vista frontal del puente......................................................................... 55
Figura 12 Vista lateral del puente.......................................................................... 55
Figura 13 Simplificación de las cargas aplicada a los nodos ................................ 57
Figura 14 Geometría de la vista frontal................................................................. 57
Figura 15 Geometría de la vista lateral................................................................... 58
Figura 16 Simplificación de las cargas aplicadas a los nodos............................... 59
Figura 17 Modelo en ETABS v20......................................................................... 59
Figura 18 Resultados de las fuerzas axiales en las barras ..................................... 60

7
INTRODUCCIÓN
La infraestructura peatonal se ha consolidado como un componente esencial en la
planificación y desarrollo de ciudades sostenibles y accesibles. A medida que las áreas
urbanas y suburbanas crecen, la necesidad de conectividad entre diferentes sectores de una
ciudad se vuelve más apremiante. El paso sobre el río Utcubamba en el distrito Churuja,
provincia Bongará, región Amazonas no es una excepción; su constante crecimiento ha
evidenciado la demanda de estructuras que faciliten el tránsito de peatones de una manera
segura, sin interrumpir el flujo vehicular.
Los puentes peatonales son elementos clave en la construcción de ciudades que
priorizan al peatón, ofreciendo rutas seguras y directas. Estas estructuras no solo mejoran
la accesibilidad, sino que también promueven el tránsito a pie, reducen el riesgo de
accidentes viales y pueden llegar a ser puntos de referencia urbanos por su diseño y
estética.
En este panorama, el bambú surge como un material con un potencial inexplorado.
Es una fuente sostenible, pues es una planta de rápido crecimiento que requiere menos
agua y recursos que otros materiales de construcción. Además, el bambú posee cualidades
mecánicas destacables: su resistencia a la tracción es comparable a la del acero y su
ligereza lo hace adecuado para estructuras que requieran menos carga. Además, su
utilización contribuye a la reducción de la huella de carbono, siendo un aliado en la lucha
contra el cambio climático.

8
Este trabajo de investigación se centra en el diseño de un puente peatonal para el
paso sobre el río Utcubamba en el distrito Churuja, provincia Bongará, región Amazonas
utilizando bambú como material principal. Se busca demostrar que, además de ser un
recurso sostenible y ecológico, el bambú puede ser una alternativa viable y eficiente en
comparación con otros materiales tradicionales en la construcción de infraestructura
peatonal.
La elección de este diseño y material busca no solo ofrecer una solución a la
necesidad de conectividad en la Avenida Los Algarrobos, sino también posicionarse como
un referente en la innovación y sostenibilidad en el diseño urbano.

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SITUACIÓN PROBLEMÁTICA
Contexto:
El distrito Churuja, ubicado en la provincia Bongará de la región Amazonas, es un
área que se caracteriza por su belleza natural y sus comunidades que se encuentran
dispersas a lo largo del río Utcubamba. Este río, que sirve como una arteria natural de la
región, presenta un desafío significativo en términos de accesibilidad para los peatones que
necesitan cruzarlo diariamente. La ausencia de una infraestructura adecuada para facilitar
este paso obliga a los residentes a recurrir a métodos menos seguros y eficientes, lo que
impacta en su calidad de vida y desarrollo económico.
Problema:
La falta de un puente peatonal adecuado sobre el río Utcubamba en el distrito
Churuja limita significativamente la movilidad de la población local. Esto no solo pone en
riesgo su seguridad al tener que utilizar medios improvisados para cruzar el río, sino que
también obstaculiza la conexión entre comunidades y la accesibilidad a servicios básicos,
educación y comercio. Adicionalmente, existe una creciente necesidad de incorporar
materiales sostenibles en la infraestructura que respeten el entorno ecológico de la región
Amazonas.
Finalidad:
El propósito del proyecto es mejorar la accesibilidad y proporcionar una conexión
segura y sostenible para los peatones mediante el diseño de un puente peatonal construido
con bambú. Al hacerlo, se busca respetar el entorno natural, aprovechar las cualidades del
material y potenciar el desarrollo socioeconómico de la región al facilitar una movilidad
más eficiente.
La Tarea:
Para alcanzar el objetivo principal y secundarios, la tarea consiste en:

10
 Llevar a cabo un estudio exhaustivo de las propiedades y la idoneidad del bambú como
material de construcción en puentes peatonales, enfocándose en su resistencia,
durabilidad y sostenibilidad.
 Investigar diversos sistemas estructurales de puentes de bambú y seleccionar el diseño
más adecuado para las condiciones específicas del río Utcubamba, que incluye el análisis
de la carga peatonal, las características del terreno y el clima local.
 Realizar una comparación entre el bambú y otros materiales tradicionales en términos de
impacto ambiental, destacando los beneficios ecológicos del bambú.
 Desarrollar un análisis financiero que considere los costos de adquisición y
mantenimiento del material, asegurando la viabilidad económica del puente.
 Proponer un diseño estético del puente que sea seguro y funcional, y que a la vez se
integre con el paisaje local, contribuyendo al valor estético y al reconocimiento del
puente como un hito comunitario.
Producto Esperado:
El producto final será un diseño integral de un puente peatonal sobre el río
Utcubamba que cumpla con los criterios de seguridad y funcionalidad, se integre
estéticamente en el entorno, y sea económicamente viable. Este diseño incluirá planos
arquitectónicos detallados, análisis estructurales, estudios de impacto ambiental y una
proyección financiera detallada del proyecto. El puente no solo facilitará el tránsito seguro
de los peatones, sino que también se espera que se convierta en un símbolo de
sostenibilidad y progreso para el distrito Churuja y sus alrededores.

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OBJETIVOS
Objetivo Principal:
Diseñar un puente peatonal a base de bambú en el paso sobre el río Utcubamba en
el distrito Churuja, provincia Bongará, región Amazonas para mejorar la accesibilidad y
proporcionar una conexión segura y sostenible para los peatones.
Objetivos Secundarios:
Realizar un estudio detallado sobre las propiedades y características del bambú
como material de construcción, evaluando su resistencia, durabilidad y factibilidad para la
construcción de infraestructura peatonal.
Investigar y analizar diferentes sistemas estructurales utilizados en el diseño de
puentes de bambú, determinando cuál es el más adecuado para el paso sobre el río
Utcubamba en el distrito Churuja teniendo en cuenta factores como la carga peatonal
estimada, las condiciones del terreno y el clima del área.
Comparar el impacto ambiental de la utilización del bambú en la construcción del
puente con otros materiales tradicionales, con el fin de destacar su contribución a la
sostenibilidad y la reducción de la huella de carbono.
Desarrollar un análisis de costos para determinar la viabilidad económica del
proyecto, considerando tanto la adquisición del material como su mantenimiento a largo
plazo.
Proponer un diseño estético que no solo cumpla con los requisitos de seguridad y
funcionalidad, sino que también se integre de manera armoniosa con el entorno el paso
sobre el río Utcubamba en el distrito Churuja y pueda ser reconocido como un punto de
referencia en la comunidad.

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ANTECEDENTES
Antecedentes Locales
Acosta y Ríos (2018), en el trabajo titulado "Diseño de un puente peatonal de
bambú para la AA.VV. Los Algarrobos, Moyobamba, San Martín - 2018", se aborda la
necesidad de mejorar la accesibilidad en la AA.VV. Los Algarrobos mediante la propuesta
de un puente peatonal construido con bambú. La investigación es de particular relevancia
para nuestro proyecto, ya que ambos se centran en diseñar una infraestructura peatonal de
bambú con el propósito de mejorar la accesibilidad. A través de su enfoque en la
accesibilidad y el uso de materiales sostenibles, el estudio establece un precedente y
proporciona información valiosa que puede ser crucial para alcanzar nuestros objetivos,
particularmente en cuanto a las propiedades y características del bambú como material de
construcción y la exploración de sistemas estructurales adaptados a este material.
En cuanto a la metodología utilizada en el mencionado estudio, se recopiló
información sobre topografía, hidrología y mecánica de suelos. Además, se realizaron
ensayos para verificar los esfuerzos admisibles del bambú en términos de compresión,
tracción y flexión. La estructura fue modelada utilizando el software SAP2000 y,
finalmente, se elaboraron los planos de diseño detallados. Esta metodología no solo
proporciona un marco robusto sobre el cual podemos basar nuestros análisis y diseños, sino
que también destaca la importancia de abordar múltiples aspectos, desde las características
mecánicas del bambú hasta los desafíos topográficos y geológicos, a la hora de planificar
la construcción de un puente peatonal.

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El trabajo titulado "Características Físico Mecánicas del Bambú Guadua como
material estructural alternativo para la construcción en el Valle del Alto Mayo-2020"
realizado por Flores, (2020), proporciona antecedentes valiosos en relación con los
objetivos de nuestro proyecto de investigación. El estudio de Flores Tafur no solo aborda
las propiedades físico-mecánicas del bambú Guadua, sino que también destaca su
comportamiento estructural en comparación con otros materiales constructivos,
concluyendo que el bambú es altamente resistente, superando al concreto y la madera en
diferentes esfuerzos y siendo superado solo por el acero. Dicha investigación destaca la
versatilidad del bambú y sus capacidades estructurales, especialmente en el contexto de las
condiciones específicas del Valle del Alto Mayo. Estas conclusiones refuerzan la
factibilidad de usar bambú como principal material para diseñar un puente peatonal en el
río Utcubamba, alineándose directamente con nuestro objetivo principal y secundario de
comprender las propiedades y características del bambú en la construcción de
infraestructura peatonal.
El trabajo de investigación titulado "Bambú como Material Estructural:
Generalidades, Aplicaciones y Modelización de una Estructura Tipo" de Martínez,
(2019), se alinea estrechamente con los objetivos de mi proyecto para diseñar un puente
peatonal sobre el río Utcubamba en el distrito Churuja. Martínez García destaca las
aptitudes mecánicas y la viabilidad estructural del bambú, poniendo de manifiesto su
potencial como material renovable y sostenible para la construcción, en reemplazo de
materiales tradicionales con alto coste energético.

14
Las conclusiones del estudio respaldan directamente varios de mis objetivos
secundarios. Específicamente, se confirma que el bambú es un material con gran potencial
estructural, que las estructuras viables en madera también lo son en bambú y que las
estructuras de bambú pesan menos a pesar de su densidad, lo que las hace ideales para
ubicaciones con restricciones de peso. Además, el estudio destaca que ya se están
desarrollando productos transformados de bambú, como laminados, que solucionan
problemas asociados con el bambú en estado natural. Estos hallazgos refuerzan la
factibilidad de utilizar bambú en el diseño de un puente peatonal para el distrito Churuja,
proporcionando una solución sostenible, resistente y adecuada al contexto.
Antecedentes Regionales
(Martínez, 2015), en su investigación titulada "Diseño y Construcción de Puentes
Colgantes con Bambú en Zonas Tropicales", se pone de manifiesto el potencial del
bambú, específicamente de la especie caña guadua angustifolia Kunth, como material
estructural para la construcción de puentes colgantes en zonas tropicales. Este estudio es
esencial para nuestro proyecto, dado que se alinea directamente con nuestro objetivo
principal de diseñar un puente peatonal basado en bambú. El énfasis de Martínez
Fernández en las soluciones técnicas, especialmente en las uniones entre bambú y otros
materiales, y la utilización de bambú en lugar de madera para conservar el medio ambiente,
son aspectos que resaltan la importancia de la caña guadua en relación con nuestros
objetivos secundarios, desde la evaluación de las propiedades del bambú hasta su impacto
ambiental.

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La metodología aplicada por Martínez Fernández incluye un detallado análisis de
las uniones entre bambú y otros materiales, especialmente cables, y cómo se pueden
utilizar estas uniones en la construcción de puentes colgantes. Se da especial atención a los
detalles constructivos y técnicos de las uniones entre el bambú y el cable, así como entre el
bambú y otros elementos estructurales como las varillas y pernos metálicos. Esta
metodología se centra en proporcionar soluciones prácticas y viables, teniendo en cuenta
las condiciones específicas y las limitaciones que pueden surgir en zonas tropicales de
difícil acceso, como la selva amazónica. La investigación de Martínez Fernández
proporciona un marco valioso para nuestro proyecto, especialmente en términos de diseño
estructural y selección de materiales.
(Vargas, 2015), en su investigación “Elección y Diseño de Alternativa de Puente
Sobre El Río Chilloroya para Acceso a la Planta de Procesos”, presentada se abordó el
desafío de diseñar una alternativa de cruce vehicular para el río Chilloroya en Cusco,
destacando la importancia de las consideraciones de diseño basadas en el criterio del
diseñador y la interacción con el entorno. Aunque la tesis se enfocó en un puente vehicular,
las lecciones aprendidas y las metodologías empleadas, como la aplicación de la
metodología de toma de decisiones multicriterio AHP, pueden ser de gran relevancia para
mi proyecto de investigación sobre el diseño de un puente peatonal en el río Utcubamba.
Las conclusiones resaltaron la importancia de considerar múltiples factores, incluidos los
impactos ambientales, los costos y tiempos de construcción, y la eficiencia en la
transformación de información cuantitativa en puntajes cualitativos. En relación con los
objetivos de mi investigación, la tesis proporciona valiosa información sobre el proceso de
diseño y selección de estructuras, la adaptabilidad de las estructuras según las condiciones
del entorno y la necesidad de considerar tanto aspectos técnicos como contextuales en el
diseño.

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El trabajo de investigación titulado "Uso y Rentabilidad del Bambú como
Material Estructural de Construcción", realizado por Juárez, (2019), brinda una visión
detallada sobre la rentabilidad y eficiencia del bambú en comparación con materiales
tradicionales de construcción. Esta investigación es de gran importancia para los objetivos
de mi proyecto, que busca diseñar un puente peatonal basado en bambú sobre el río
Utcubamba en el distrito Churuja. El estudio confirma que el bambú presenta ser un
material estructural un 35% más rentable que materiales convencionales como el acero, el
concreto y los ladrillos de arcilla. Esta rentabilidad, combinada con la capacidad de
tracción del bambú, su resistencia durante movimientos sísmicos y su fácil reparación, lo
hace una opción viable para la construcción de infraestructuras seguras y sostenibles como
puentes peatonales. Además, el proceso constructivo del bambú no requiere de personal
altamente especializado ni de maquinaria compleja, lo que facilitaría su implementación en
la región Amazonas, al tiempo que se promueve una solución más ecológica y armoniosa
con el entorno.

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Antecedentes Nacionales
Morales, (2021), en el estudio titulado "Diseño estructural de la superestructura
de nueve puentes metálicos de dos carriles”, se abordó el diseño estructural de puentes
con sistema de armaduras tipo Warren adaptados al manual de puentes MTC-2016.
Aunque este estudio se centró en puentes metálicos, su relevancia para el objetivo principal
de nuestro proyecto radica en su enfoque en el diseño estructural, una fase crucial en
cualquier proyecto de construcción de puentes, independientemente del material utilizado.
Además, uno de nuestros objetivos secundarios es investigar y analizar diferentes sistemas
estructurales, y el diseño estructural basado en el sistema Warren presentado en este
estudio puede ofrecer valiosas percepciones y comparativas cuando se considera el bambú
como material.
En cuanto a la metodología aplicada en dicho estudio, se centraron en el diseño
estructural detallado de nueve diferentes puentes, adaptándolos a un rango específico de
luces y considerando su fácil transporte y montaje. Posteriormente, se derivaron perfiles
laminados de los elementos estructurales y se determinó el peso del acero, lo que les
permitió calcular un presupuesto de fabricación. Esta metodología es esencial para nuestro
proyecto ya que, aunque el material difiere, el proceso de diseño, adaptación y
presupuestación es fundamental y ofrece un marco comparativo sólido para nuestro
enfoque en puentes de bambú.

18
Virginia (2009), en su investigación titulada “Bambú Guadua en Puentes
Peatonales”, aborda la creciente utilización del bambú en la construcción de puentes
peatonales en Colombia, aporta información relevante que coincide con los objetivos de
nuestra investigación en el distrito Churuja, provincia Bongará, región Amazonas. Los
testimonios en el artículo sobre cómo la Guadua (una especie de bambú) se ha integrado en
la cultura colombiana y su probada resistencia ante desafíos climáticos y geográficos
refuerzan nuestro objetivo principal: diseñar un puente peatonal a base de bambú sobre el
río Utcubamba. Las técnicas constructivas, como la inyección de concreto en los
entrenudos del bambú, y la demostración de su viabilidad económica, son aspectos
cruciales para lograr nuestros objetivos secundarios, que se centran en el análisis detallado
del bambú como material de construcción y su comparación con otros materiales.
La metodología del artículo se centra en una técnica constructiva suramericana
indígena que ha sido adaptada para cumplir con las demandas modernas. El enfoque en las
propiedades de resistencia y durabilidad del bambú y su aplicabilidad en contextos
desafiantes coincide con nuestra investigación para el paso sobre el río Utcubamba. Así, al
investigar diferentes sistemas estructurales para el diseño de puentes y al realizar un
análisis detallado de costos y sostenibilidad, este artículo sirve como una base valiosa para
nuestro proyecto, que aspira a proporcionar una solución segura, sostenible y estéticamente
agradable para la comunidad de la región Amazonas.

19
Oré (2019), en su estudio titulado “Guadua Angustifolia como Material
Estructural En Puentes Peatonales De La Zona Rural Del Distrito De Pichanaqui”,
cuyo estudio recientemente llevado a cabo sobre la Guadua Angustifolia como material
estructural en puentes peatonales en la zona rural del distrito de Pichanaqui ha revelado
hallazgos significativos que podrían ser pertinentes para nuestro proyecto en el distrito
Churuja. Este documento señala el notable efecto positivo de la Guadua Angustifolia en la
construcción de puentes peatonales, subrayando sus propiedades físico-mecánicas y su
capacidad para soportar cargas actuantes. En el contexto de nuestro objetivo principal, este
material parece ofrecer una solución sostenible y resistente para un puente peatonal sobre
el río Utcubamba. Además, la investigación realizada sobre las propiedades físico-
mecánicas del bambú y sus aplicaciones estructurales puede proporcionar una base sólida
para nuestro objetivo secundario de realizar un estudio detallado sobre el bambú como
material de construcción. En particular, la evidencia de que las propiedades de la Guadua
superan los estándares establecidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones resalta la
viabilidad del bambú en proyectos infraestructurales y su potencial para cumplir con los
requisitos de resistencia y durabilidad de un puente en el distrito Churuja.

20
HISTORIA DE LA ESTÁTICA
Introducción
La estática, como rama fundamental de la mecánica, ha sido esencial para el
progreso de la civilización. Sin una comprensión profunda del equilibrio y las fuerzas en
reposo, muchas de las estructuras que hoy damos por sentadas serían inviables. Esta
monografía se sumerge en la evolución histórica de la estática y su interacción indisoluble
con la ingeniería civil.
Orígenes de la Estática
Desde tiempos inmemoriales, el hombre ha buscado dominar su entorno
construyendo estructuras que cumplan diversas funciones. Esta necesidad innata llevó a las
civilizaciones antiguas a desarrollar un entendimiento empírico de cómo las fuerzas actúan
sobre los objetos y cómo mantenerlos en equilibrio. Este conocimiento intuitivo, aunque
crudo en comparación con nuestros estándares actuales, sentó las bases para lo que
eventualmente se convertiría en la ciencia de la estática.
Las pirámides egipcias son, quizás, el ejemplo más emblemático de un
entendimiento precoz de la estática. Estas monumentales estructuras, particularmente la
Gran Pirámide de Giza, no solo reflejan la majestuosidad de una civilización, sino también
su habilidad para manejar y equilibrar enormes bloques de piedra. La precisión con la que
fueron alineadas, considerando herramientas y técnicas primitivas, evidencia un profundo
respeto y comprensión del equilibrio y la estabilidad.

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Además de las pirámides, los egipcios también construyeron templos, obeliscos y
otras estructuras que requerían un conocimiento detallado de cómo distribuir cargas y
contrarrestar fuerzas.
El legado de Roma en el campo de la construcción es vasto y diverso. Más allá de
sus famosos monumentos, como el Coliseo y el Panteón, los romanos diseñaron y
construyeron infraestructuras que requerían un entendimiento avanzado del equilibrio y la
distribución de cargas. Los acueductos, por ejemplo, no solo necesitaban canalizar agua,
sino que también debían soportar su propio peso y resistir las fuerzas de la naturaleza.
Figura 1 Gran Pirámide de Giza

22
Los puentes romanos, muchos de los cuales aún se mantienen en pie, son
testimonio de su habilidad para manejar cargas y equilibrar fuerzas. Su diseño arqueado,
además de ser estéticamente agradable, distribuye eficientemente el peso, permitiendo que
estructuras relativamente delgadas soporten cargas significativas.
Aunque la sabiduría acumulada de civilizaciones anteriores fue esencial, la Edad
Media marcó un punto de inflexión en la forma en que se entendía el equilibrio. Como
señala Heyman (1998), fue en este período que se comenzó a codificar y sistematizar el
conocimiento empírico.
Las grandes catedrales góticas, con sus altos arcos y bóvedas, requerían una
precisión sin precedentes en la distribución de cargas. Esta necesidad llevó a los
constructores medievales a desarrollar técnicas y métodos más formalizados, allanando el
camino para futuras investigaciones y desarrollos en el campo de la estática.
Figura 2 Coliseo Romano

23
Renacimiento: La Fundación Científica
El Renacimiento, que se extendió aproximadamente desde el siglo XIV al XVII,
marcó un periodo de renovación en Europa en diversos campos del saber. Durante estos
años, la arquitectura y la ingeniería experimentaron avances significativos, en gran parte
debido al renovado interés en las ciencias y las artes clásicas. Fue en este contexto donde la
estática comenzó a recibir un tratamiento científico formal.
El Renacimiento se caracterizó por un renovado interés en las obras clásicas de la
Grecia y Roma antiguas. Los textos de ingenieros y matemáticos como Euclides,
Arquímedes y Vitruvio fueron redescubiertos y estudiados con avidez. Estos textos
proporcionaron una base sólida sobre la cual los científicos del Renacimiento pudieron
construir.
La época estuvo marcada por una serie de proyectos arquitectónicos ambiciosos.
Las ciudades compitieron por construir catedrales más esbeltas y altas. La necesidad de
construir estructuras tan impresionantes, que además debían ser seguras y duraderas,
presentó desafíos técnicos considerables. No era solo una cuestión de estética, sino también
de comprender y aplicar principios de equilibrio y carga.
Según Cesari (1983), la demanda de construcciones más ambiciosas y complejas
llevó a los ingenieros a explorar más profundamente los principios de la estática. Durante
este período, figuras como Leonardo da Vinci realizaron extensos estudios sobre la
mecánica y la naturaleza de las fuerzas. Da Vinci, en particular, dejó numerosos bocetos y
notas que reflejan su interés en cómo las fuerzas actuaban sobre estructuras y mecanismos.

24
Además, el matemático e ingeniero italiano Galileo Galilei realizó investigaciones
pioneras en el campo de la mecánica, sentando las bases para la física clásica. Sus trabajos
sobre el movimiento y la resistencia de los materiales contribuyeron significativamente a la
evolución de la estática como ciencia formal.
La necesidad de entender y aplicar correctamente los principios de la estática llevó
a la creación de tratados y documentos que buscaban formalizar su estudio. Estos tratados
no solo describían las observaciones y experimentos realizados, sino que también
comenzaron a establecer principios y teorías que podían aplicarse en la práctica.
Era Moderna: De Euler a la Teoría de Estructuras
La Era Moderna trajo consigo revoluciones en casi todos los campos del saber, y la
ingeniería y las matemáticas no fueron la excepción. Una de las figuras más prominentes
de esta época en el estudio de la estática y la mecánica fue Leonhard Euler, cuyos trabajos
formaron la base para muchos de los conceptos y teorías actuales en la mecánica
estructural.
Leonhard Euler, nacido en 1707 en Suiza, fue uno de los matemáticos e ingenieros
más prolíficos y fundamentales de su tiempo. Su capacidad para abordar y resolver
problemas en áreas tan variadas como la teoría de números, la geometría, la fluidodinámica
y, por supuesto, la mecánica, le confirieron una reputación legendaria.

25
El estudio de cómo los cuerpos flexibles y elásticos responden a las fuerzas
externas es crucial para la ingeniería civil, aeroespacial y mecánica. Truesdell (1980)
destaca la relevancia del trabajo de Euler en este campo. Antes de Euler, la comprensión de
la flexibilidad y la elasticidad estaba en pañales. Sin embargo, con sus investigaciones,
Euler logró describir matemáticamente cómo los cuerpos se deforman y flexionan bajo
carga, permitiendo predicciones más precisas y seguras sobre el comportamiento de las
estructuras.
Una de las contribuciones más significativas de Euler al campo de la estática y la
teoría estructural es la ecuación de Euler-Bernoulli. Esta ecuación describe cómo una viga
o barra se deflexiona cuando se le aplica una carga. Aunque el nombre "Euler-Bernoulli"
combina las contribuciones de ambos matemáticos, Euler y Daniel Bernoulli, la fórmula en
sí refleja la profundidad de comprensión de Euler sobre el tema.
Las ecuaciones de Euler-Bernoulli se han convertido en una herramienta esencial
para ingenieros estructurales. Permiten prever con precisión la deflexión de vigas en
edificios, puentes y otras estructuras, asegurando que estas construcciones sean tanto
funcionales como seguras.
Las bases establecidas por Euler en el campo de la mecánica de cuerpos flexibles y
elásticos dieron lugar a una avalancha de investigaciones y desarrollos posteriores. Sus
teorías y ecuaciones siguen siendo fundamentales en la educación de ingenieros y físicos, y
sus aplicaciones se ven en innumerables estructuras y dispositivos modernos.

26
La Era Moderna, con mentes brillantes como la de Leonhard Euler, transformó el
campo de la estática y la teoría estructural, llevándolos de un entendimiento básico a un
marco teórico riguroso y aplicado. Las contribuciones de Euler, en particular, han resistido
la prueba del tiempo, demostrando ser esenciales en el diseño y análisis de estructuras en
nuestra era contemporánea.
El Impacto en la Ingeniería Civil: Puentes y Torres
La estática, como rama de la física y la mecánica, ha tenido un papel crucial en el
desarrollo de la ingeniería civil a lo largo de los siglos. Su aplicación no se limita a la
teoría; es fundamental en la construcción de infraestructuras que son vitales para la
sociedad moderna. Billington (1983) destaca la relación entre la estática y el diseño y
construcción de dos estructuras icónicas: puentes y torres.
Desde la antigüedad, los puentes han sido vitales para conectar ciudades, regiones y
naciones. Estas estructuras no solo debían ser lo suficientemente fuertes para soportar su
propio peso, sino también las cargas variables, como el tráfico y las condiciones climáticas.
Puentes de piedra antiguos: En civilizaciones como la romana, la estática se aplicó
de forma empírica, construyendo puentes robustos y duraderos, como el Puente Milvio en
Roma.
Puentes colgantes modernos: Con el advenimiento de nuevos materiales y técnicas,
surgieron diseños más avanzados, como el Golden Gate en San Francisco. La estática es
crucial para entender cómo las cargas se distribuyen a lo largo de los cables y las torres.
Las torres, ya sean campanarios históricos o rascacielos contemporáneos,
representan un desafío particular para la estática debido a su altura y exposición a
elementos como el viento.

27
Campanarios medievales: Estas torres, a menudo construidas junto a catedrales,
requerían un entendimiento preciso del equilibrio y la distribución de cargas. Un ejemplo
es la Torre Inclinada de Pisa, cuya inclinación es testimonio de las complicaciones
estáticas.
Rascacielos del siglo XX: Con la Revolución Industrial y el desarrollo de la
construcción en acero, surgieron edificios como el Empire State en Nueva York. La
estática permite calcular cómo las fuerzas actúan y se distribuyen en estas estructuras
colosales.
Billington (1983) subraya que, más allá de la funcionalidad, la seguridad es
primordial en la ingeniería civil. La comprensión y aplicación adecuada de los principios
estáticos garantiza que puentes y torres sean capaces de soportar cargas imprevistas,
movimientos sísmicos o condiciones climáticas extremas, protegiendo así vidas humanas.
La estática, aunque puede parecer una disciplina teórica abstracta, tiene
ramificaciones directas y tangibles en la vida cotidiana. Su influencia en la ingeniería civil
es innegable, y su aplicación en estructuras como puentes y torres ha permitido el
desarrollo de infraestructuras que definen el paisaje urbano y conectan comunidades.
Billington (1983) captura esta esencia, ilustrando cómo la teoría y la práctica se entrelazan
en la construcción del mundo moderno.
La Consolidación de Teorías y la Era Industrial
La Revolución Industrial marcó una transformación sin precedentes en la historia
de la humanidad. Con la aparición de nuevas tecnologías y materiales, se necesitó una
comprensión renovada y profunda de la mecánica y la estática. En este contexto, las obras
de Stephen Timoshenko arrojan luz sobre la interconexión entre la resistencia de materiales
y la teoría de la elasticidad, y cómo estos conceptos se convirtieron en pilares de la
ingeniería moderna.

28
Con la Revolución Industrial en pleno apogeo, el mundo vio la emergencia de
nuevas máquinas, estructuras y medios de transporte. Estas innovaciones, en gran medida
hechas con nuevos materiales como el acero, presentaron desafíos inéditos en términos de
diseño, resistencia y durabilidad.
La introducción del acero como material de construcción tuvo implicaciones
revolucionarias. Con una resistencia y flexibilidad superiores a la del hierro forjado
tradicional, el acero se convirtió en el material preferido para estructuras altas, puentes y
maquinaria. Sin embargo, para aprovechar plenamente sus propiedades, se necesitaba una
comprensión detallada de su comportamiento bajo diferentes cargas y condiciones.
Stephen Timoshenko, en su obra de 1983, aborda la importancia de comprender la
resistencia de los materiales y la teoría de la elasticidad. Estas disciplinas tratan de
entender cómo los materiales se deforman y resisten las fuerzas aplicadas. Por ejemplo:
- Resistencia de Materiales: Se centra en analizar y predecir la capacidad de un
material para resistir cargas sin fallar. Estudia conceptos como tensiones, deformaciones y
factores de seguridad.
- Teoría de la Elasticidad: Examina cómo los materiales vuelven a su forma
original después de eliminar una carga aplicada. Es esencial para diseñar estructuras que
puedan soportar cargas repetidas sin sufrir daños permanentes.

29
La integración de estos conceptos permitió el diseño y construcción de
infraestructuras asombrosas. Desde rascacielos que desafiaban las alturas previamente
concebidas, hasta puentes que abarcaban distancias inimaginables, la contribución de la
resistencia de materiales y la teoría de la elasticidad fue inestimable. Estas disciplinas
aseguraron que las estructuras no solo fueran estéticamente impresionantes, sino también
seguras y duraderas.
La era industrial, con su rápido desarrollo y demandas cambiantes, requirió una
evolución paralela en el campo de la ingeniería y la estática. La consolidación de teorías,
como las abordadas por Timoshenko, permitió a la humanidad construir un mundo
moderno, en el que la ciencia y la ingeniería trabajan juntas para superar límites y alcanzar
nuevos horizontes.
Siglo XXI: Computación y Estática
El siglo XXI ha marcado una nueva etapa en el desarrollo y aplicación de la
estática, con la revolución digital desempeñando un papel protagonista. La capacidad de
usar computadoras para modelar, analizar y optimizar estructuras ha transformado el
campo de la ingeniería civil y estructural. Según Kurrer (2018), la mecánica
computacional, fundamentada en principios estáticos, ha sido la herramienta clave en este
avance.
Antes de la computación, el diseño y análisis de estructuras dependía en gran
medida de cálculos manuales, reglas empíricas y pruebas físicas. Si bien estos métodos
eran efectivos, tenían limitaciones en términos de precisión y capacidad de manejar
estructuras complejas.
La mecánica computacional se refiere al uso de computadoras para analizar,
simular y resolver problemas mecánicos. En el contexto de la estática:

30
-Elementos finitos: Este método numérico descompone una estructura en miles (o
incluso millones) de pequeños elementos. Cada elemento se analiza individualmente, y
luego se combinan para obtener una visión completa del comportamiento de la estructura.
- Simulaciones avanzadas: Con la potencia de cálculo actual, es posible simular
condiciones extremas, como terremotos o cargas de viento excepcionales, para asegurarse
de que una estructura pueda resistir tales eventos.
El uso de la mecánica computacional ha aumentado significativamente la seguridad
de las construcciones. Los ingenieros pueden ahora:
- Identificar puntos débiles o vulnerabilidades en una estructura antes de que se
construya.
- Optimizar diseños para utilizar menos material sin comprometer la seguridad.
- Predecir y prevenir fallos estructurales, protegiendo así vidas humanas y
propiedades.
Además de las consideraciones de seguridad, la estática computacional ha
desbloqueado posibilidades creativas para arquitectos e ingenieros. Con la capacidad de
simular y analizar diseños innovadores:
- Las estructuras pueden adoptar formas y geometrías antes consideradas inviables.
- Los edificios "inteligentes" pueden incorporar sistemas adaptativos que responden
a cargas cambiantes en tiempo real.
- Se pueden explorar y adoptar nuevos materiales y métodos de construcción.

31
El siglo XXI ha traído consigo una integración sin precedentes de tecnología y
ciencia en el campo de la estática. Como señala Kurrer (2018), la mecánica computacional
ha redefinido los límites de lo que es posible, permitiendo a la sociedad construir
estructuras más seguras, eficientes e innovadoras. La era digital no solo ha transformado
cómo se aborda la estática, sino también cómo se imagina y materializa el entorno
construido.

32
ESTRUCTURAS
La ingeniería estructural, una rama especializada de la ingeniería civil, se ha
desarrollado a lo largo de milenios, con estructuras que van desde simples chozas y
puentes hasta rascacielos y complejas infraestructuras de transporte. Esta monografía
explora la evolución histórica de las estructuras, la teoría detrás de ellas y su aplicación y
contribución a la ingeniería civil.
Historia de las Estructuras
Desde tiempos inmemoriales, las estructuras han sido una representación tangible
del ingenio humano, su deseo de permanencia y su necesidad de satisfacer requisitos
funcionales y espirituales. "Desde tiempos antiguos, la humanidad ha construido
estructuras para proporcionar refugio, facilitar el transporte y servir propósitos religiosos y
culturales."
Civilizaciones antiguas
Muchas civilizaciones antiguas, incluidas Mesopotamia, India y China, tienen
ejemplos notables de estructuras, pero las pirámides de Egipto son particularmente
destacadas. Estas estructuras masivas, construidas con precisión, no solo demostraron un
profundo entendimiento de la geometría y la astronomía, sino también de la mecánica de
materiales. Más al oeste, en la región de Stonehenge, se erigieron monumentos megalíticos
que, aunque misteriosos en propósito, "demostraron un entendimiento básico de la carga y
el equilibrio."

33
El auge de las polis griegas y el imperio romano: Mientras que los griegos
perfeccionaron el uso de columnas en sus templos, como el Partenón, los romanos llevaron
la ingeniería estructural a nuevas alturas. Desarrollaron el arco, el acueducto y la cúpula,
siendo el Panteón en Roma un testamento de su maestría. Estas estructuras no solo servían
propósitos prácticos sino también religiosos y culturales, reflejando la grandeza de sus
civilizaciones.
La Edad Media y el renacimiento de la construcción
La transición del estilo románico al gótico marcó un cambio significativo en la
arquitectura europea. Las catedrales góticas, como la Notre-Dame en París, se
caracterizaban por sus altos techos, grandes vitrales y "un énfasis en la verticalidad y la
luz". Para sostener paredes más delgadas con grandes aberturas, se desarrollaron
"arbotantes y contrafuertes", que distribuían las cargas y permitían estas audaces
arquitecturas.
Revolución industrial y la era moderna
La era moderna, marcada por la revolución industrial, trajo consigo una serie de
innovaciones que cambiaron el rostro de la construcción. La fabricación en masa y la
disponibilidad de nuevos materiales transformaron el paisaje urbano. El "desarrollo de
nuevos materiales, como el acero y el concreto armado", no solo permitió la construcción
de rascacielos como el Empire State en Nueva York, sino también maravillas de la
ingeniería como el Puente Golden Gate en San Francisco. Estas "estructuras previamente
inimaginables" se convirtieron en símbolos de progreso y emblemas de la era moderna.
A medida que avanzamos hacia el futuro, la historia de las estructuras sigue siendo
una fascinante narrativa de cómo la humanidad ha enfrentado y superado desafíos
mediante el diseño, la innovación y la construcción.

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Teoría de Estructuras
Teoría de la Elasticidad
Esta teoría es fundamental en la mecánica de materiales y se basa en el principio
de que los materiales, cuando se cargan, se deforman elásticamente, regresando a su forma
original una vez retirada la carga. Este comportamiento es típico de materiales que no han
sido sometidos a cargas que exceden su límite elástico. La ley de Hooke, que establece que
la deformación es proporcional a la carga, es una expresión básica de esta teoría. Es
esencial en el diseño estructural para garantizar que las deformaciones permanezcan dentro
de límites aceptables y que las estructuras no sufran daños bajo cargas normales de
servicio.
Teoría del Límite Plástico
A diferencia de la teoría de la elasticidad, la teoría del límite plástico se centra en el
comportamiento post-elástico de los materiales. Después de alcanzar cierto punto,
conocido como el punto de rendimiento, los materiales no volverán a su forma original y
experimentarán deformaciones plásticas permanentes. Esta teoría es crucial para el diseño
de estructuras que se espera que soporten cargas extremas sin colapsar, como es el caso de
ciertos componentes de edificios diseñados para soportar terremotos. También se utiliza en
el diseño de componentes que se beneficiarán de la capacidad del material para redistribuir
las cargas, como en algunas estructuras de acero.

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Dinámica Estructural
Mientras que las teorías anteriores se centran en el comportamiento de los
materiales, la dinámica estructural se centra en el movimiento y las respuestas de las
estructuras a cargas que cambian con el tiempo. "Estudia las respuestas de las estructuras a
cargas dinámicas, como terremotos o vientos". Las cargas dinámicas pueden inducir
vibraciones en las estructuras, y si estas vibraciones coinciden con las frecuencias naturales
de la estructura, pueden ocurrir resonancias, lo que puede llevar a fallas catastróficas. Para
evitar esto, es esencial entender y considerar la dinámica estructural durante el diseño.
Teoría de la Estabilidad Elástica: Esta teoría se centra en el comportamiento de
estructuras esbeltas (como columnas) que pueden perder estabilidad y pandear bajo cargas
compresivas. El pandeo es un modo de falla en el cual un miembro estructural se desvía
lateralmente debido a cargas axiales críticas. La teoría de Euler es una base fundamental en
este campo.
Teoría de las Placas y Láminas
Mientras que la mecánica de materiales típica se centra en miembros
unidimensionales como vigas y columnas, la teoría de placas y láminas trata con elementos
bidimensionales sometidos a cargas. Estos elementos pueden experimentar flexión,
estiramiento y torsión, y esta teoría ayuda a predecir y analizar estos comportamientos.
Teoría de la Fractura
Se centra en cómo y cuándo los materiales se rompen o fracturan. Esta teoría es
esencial para entender el inicio y propagación de grietas en materiales y para diseñar contra
la falla catastrófica.

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Teoría de la Fatiga
Esta teoría estudia cómo las estructuras y materiales se deterioran y eventualmente
fallan bajo cargas repetidas o fluctuantes. Las estructuras sometidas a cargas cíclicas, como
puentes o componentes de aeronaves, deben diseñarse considerando la fatiga.
Teoría de la Fiabilidad Estructural
Aborda la probabilidad de que una estructura funcione sin fallar durante un
período de tiempo especificado bajo cargas específicas. Es un enfoque más realista que
simplemente diseñar para cargas máximas, ya que considera incertidumbres en cargas,
materiales y geometría.
Teoría de la Plasticidad
Mientras que la teoría del límite plástico se centra en el comportamiento después
del punto de rendimiento, la teoría de la plasticidad ofrece un enfoque más generalizado
para estudiar cómo los materiales se deforman permanentemente bajo cargas.
Método de los Elementos Finitos (MEF)
Aunque no es una "teoría" en el sentido clásico, el MEF es una técnica numérica
ampliamente utilizada para obtener soluciones aproximadas de ecuaciones diferenciales en
estructuras. Es especialmente útil para problemas complejos y geometrías que no tienen
soluciones analíticas claras.
Aplicación y Aportes a la Ingeniería Civil
La interacción entre la teoría y la práctica ha sido fundamental para la evolución de
la ingeniería civil. "La teoría y la historia de las estructuras han influido significativamente
en la ingeniería civil, llevando a desarrollos revolucionarios en la construcción." Estos
aportes han tenido un impacto profundo en diversas áreas, permitiendo que la humanidad
construya y habite estructuras cada vez más avanzadas y desafiantes.

37
Edificaciones
La necesidad básica de refugio ha llevado a la construcción de viviendas desde
tiempos ancestrales. Sin embargo, con el crecimiento de la población y la urbanización,
surgieron desafíos en el espacio urbano. "Desde viviendas hasta rascacielos, la ingeniería
estructural ha permitido desarrollos urbanos verticales y diseños arquitectónicos audaces."
Las metrópolis modernas con sus icónicos rascacielos, como el Burj Khalifa en Dubái o la
Torre Shanghai, son testimonios de cómo la ingeniería civil ha aprovechado los avances en
materiales y técnicas de construcción para alcanzar alturas antes inimaginables.
Figura 3 Burj Khalifa

38
Puentes
Los puentes han sido esenciales para conectar regiones y facilitar el comercio y el
transporte. "Desde puentes de piedra hasta puentes colgantes y atirantados, la evolución de
las estructuras ha permitido cruzar barreras naturales." El Puente de la Torre en Londres, el
Golden Gate en San Francisco y el Viaducto de Millau en Francia son ejemplos de cómo la
ingeniería civil ha superado obstáculos naturales, como ríos, cañones y estuarios,
utilizando principios estructurales avanzados.
Infraestructura de transporte
El desarrollo económico y social depende en gran medida de una red de transporte
eficiente. "Túneles, aeropuertos y carreteras han sido posibles gracias a los avances en la
ingeniería estructural." La construcción de túneles, como el Canal de la Mancha que
conecta el Reino Unido con Francia, ha requerido un profundo conocimiento de la
geotecnia y la mecánica de rocas. Los aeropuertos, con sus amplias terminales y pistas,
como el Aeropuerto Internacional de Pekín-Daxing, han empleado técnicas estructurales
innovadoras para cubrir grandes áreas sin obstrucciones intermedias.
Figura 4 Puente de la Torre de Londres

39
Además de estos campos, la ingeniería civil ha contribuido a áreas como sistemas
de abastecimiento de agua, plantas de tratamiento de aguas residuales, presas y estaciones
de energía, entre otros. Cada innovación ha sido un testimonio de cómo la teoría estructural
y la ingeniería práctica trabajan mano a mano para superar los desafíos y mejorar la calidad
de vida de la humanidad. La ingeniería civil continúa evolucionando, y con ella, nuestro
mundo construido se transforma y adapta a las necesidades cambiantes de la sociedad.
Figura 5 Túnel del Canal de la Mancha

40
BASES TEÓRICAS: BAMBÚ
Historia y Uso del Bambú
El bambú pertenece a la familia de las gramíneas y es una de las plantas de más
rápido crecimiento en el mundo. Su origen se remonta a tiempos prehistóricos y se cree
que su evolución comenzó en regiones de Asia oriental y del sudeste asiático, áreas que
hoy en día albergan la mayor diversidad de especies de bambú.
Figura 6 El Bambú en la Amazonía Peruana

41
A través del tiempo, el bambú se ha dispersado y adaptado a diferentes climas y
topografías, extendiéndose desde las regiones tropicales y subtropicales de Asia, África y
América hasta zonas templadas en partes de Europa y América del Norte. La capacidad del
bambú para prosperar en diversos entornos se debe a su versatilidad y resistencia a diversas
condiciones ambientales.
Acosta Carranza & Rios Angulo (2018) y Oré Urbay (2019) han señalado que en
regiones específicas de América Latina, como San Martín y Pichanaqui, el bambú, en
especial la Guadua angustifolia, ha demostrado ser un recurso local abundante con
propiedades mecánicas adecuadas para la construcción.
El bambú ha sido utilizado por diversas culturas a lo largo de la historia debido a su
resistencia, flexibilidad y facilidad de trabajo. Tradicionalmente, se ha utilizado para la
construcción de viviendas, mobiliario, herramientas, armas y artículos de uso diario. Flores
Tafur (2020) destaca que en el Valle del Alto Mayo, el bambú ha sido un material
estructural alternativo tradicional para la construcción.
Con el avance de la tecnología y las investigaciones, el bambú ha ganado
relevancia como un material de construcción moderno, especialmente en estructuras de
puentes, edificaciones y elementos decorativos. Juárez Gonzales (2019) y Martínez Garcia
(2019) han discutido ampliamente sobre la rentabilidad y aplicabilidad del bambú como
material estructural en la construcción moderna. Su naturaleza renovable, sostenible y
biodegradable lo convierte en una alternativa atractiva en comparación con otros
materiales más tradicionales y no renovables.

42
En el contexto de infraestructura, el bambú ha demostrado ser un material viable
para la construcción de puentes peatonales, como se puede observar en las investigaciones
de Acosta Carranza & Rios Angulo (2018), Martínez Fernández (2015) y Virginia Carniol
(2009). Estos estudios han abordado tanto los aspectos técnicos como estéticos del diseño
de puentes utilizando bambú, destacando su eficiencia y adaptabilidad.
Además de la construcción, el bambú también ha encontrado aplicaciones en otras
industrias, como la textil, papelera, alimentaria y de productos de consumo.
En resumen, el bambú, con su historia rica y su versatilidad, sigue siendo un
material esencial en muchas culturas y está emergiendo como una solución sostenible y
renovable en el mundo moderno de la construcción y otras industrias.
Propiedades y Características del Bambú
Estructura Anatómica y Propiedades Mecánicas:
La estructura anatómica del bambú es única y distinta de la de las maderas
tradicionales. Se compone de secciones huecas llamadas "internodios" separadas por
"nodos". Estas secciones huecas le confieren ligereza y flexibilidad.

44
Propiedades Mecánicas
Flores Tafur (2020) en su estudio sobre las características físico-mecánicas del
Bambú Guadua señaló que este bambú en particular tiene una excelente resistencia tanto a
la tracción como a la compresión, lo que lo hace adecuado para la construcción. Martínez
Garcia (2019) y Oré Urbay (2019) también destacaron la resistencia inherente del bambú,
especialmente la Guadua angustifolia, cuando se utiliza como material estructural en
puentes peatonales.
Durabilidad y Tratamiento Contra Plagas y Deterioro
Aunque el bambú es un material robusto, está susceptible a ataques de plagas,
como insectos y hongos. Para prolongar su vida útil, es esencial tratarlo adecuadamente.
Acosta Carranza & Rios Angulo (2018) discuten la necesidad de mejorar la accesibilidad y
resistencia de los puentes de bambú a través de tratamientos adecuados. Los tratamientos
comunes incluyen la inmersión en soluciones químicas y el uso de tratamientos
tradicionales con humo o calor.
Variabilidad entre Diferentes Especies de Bambú
Hay más de mil especies de bambú, y su estructura y propiedades pueden variar
considerablemente entre ellas. Por ejemplo, la Guadua angustifolia, estudiada por Flores
Tafur (2020) y Oré Urbay (2019), es conocida por su robustez y resistencia, haciéndola
particularmente adecuada para estructuras como puentes.
Martínez Fernández (2015) y Virginia Carniol (2009) también han abordado la
variabilidad y versatilidad del bambú en diferentes contextos constructivos. La elección de
una especie particular de bambú para un proyecto debe basarse en un entendimiento
profundo de sus propiedades mecánicas y su idoneidad para el clima y las condiciones del
sitio.

45
Diseño y Sistemas Estructurales de Puentes de Bambú
Principios Básicos de Diseño de Puentes:
Al diseñar cualquier puente, incluidos los de bambú, es esencial considerar factores
como la ubicación, el terreno, las cargas previstas, la durabilidad y las condiciones
climáticas. En particular, cuando se utiliza bambú, el diseño debe adaptarse a las
propiedades únicas y variabilidades del material, garantizando al mismo tiempo la
seguridad y la funcionalidad (Acosta Carranza & Rios Angulo, 2018).
Tipos de Puentes de Bambú:
Trabe: Estos puentes utilizan vigas de bambú (trabes) para soportar el tablero del
puente. Dependiendo de la longitud del tramo y las cargas previstas, pueden ser
simplemente apoyados o continuos (Martínez Garcia, 2019).
Arco: Estos puentes utilizan arcos de bambú, que son especialmente efectivos para
span largos y pueden ofrecer una estética impresionante. La Guadua angustifolia, por su
forma y resistencia, es una especie preferida para este tipo de diseño (Oré Urbay, 2019).
Figura 8 Puente de Bambú con sistema tipo Trabe

46
Suspensión: En los puentes colgantes de bambú, el tablero está suspendido de
cables principales que, a su vez, están anclados a torres de bambú. Martínez Fernández
(2015) destaca el uso de péndolas y tableros en este diseño, con el bambú proporcionando
una opción ligera pero fuerte para estructuras de suspensión.
Métodos de Unión y Detalles Constructivos Específicos para el Bambú
El bambú presenta desafíos particulares en cuanto a la unión debido a su forma
cilíndrica y a su estructura hueca. Las uniones comunes incluyen uniones atornilladas,
atadas y pegadas. Las uniones encoladas suelen reforzarse con pernos o espigas. Además,
las uniones atadas con cuerdas o alambres pueden aprovechar las tradiciones constructivas
locales y ofrecer soluciones estéticas y funcionales (Virginia Carniol, 2009).
Es esencial proteger las uniones de la humedad y considerar detalles constructivos
como el drenaje en los nodos para prevenir la acumulación de agua, que podría deteriorar
el bambú (Flores Tafur, 2020).
Consideraciones sobre Cargas
Cargas Estáticas: Estas son las cargas que no cambian con el tiempo e incluyen el
peso del propio puente (carga muerta) y las cargas permanentes adicionales, como bancos
o iluminación.
Cargas Dinámicas: Provienen de la variabilidad en el uso del puente, como grupos
de peatones o viento. En puentes peatonales, es esencial considerar el efecto de resonancia
que puede ser inducido por la marcha de los peatones (Juárez Gonzales, 2019).
Cargas Peatonales: Las cargas estimadas de los peatones son fundamentales para
determinar la resistencia y capacidad requerida para el puente. Deben considerarse factores
como la densidad máxima de peatones y eventos especiales que podrían aumentar el uso
del puente (Acosta Carranza & Rios Angulo, 2018).

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Aspectos Económicos y de Viabilidad
Costos asociados con la producción, transporte, y tratamiento del bambú
Según Acosta Carranza & Rios Angulo (2018), la producción de bambú implica
costos directos como la preparación del terreno, plantación, y manejo de cultivo. Además,
el transporte de bambú desde las zonas de producción hasta los puntos de construcción,
particularmente en regiones como Los Algarrobos, puede representar un costo significativo
debido a la geografía desafiante.
Oré Urbay (2019) destaca que el tratamiento del bambú, esencial para su uso en
construcciones como puentes, también incurre en costos, especialmente si se utiliza
tecnología moderna para garantizar su durabilidad y resistencia frente a plagas y
condiciones climáticas.
Comparación de costos iniciales y de mantenimiento con otros materiales
Flores Tafur (2020) y Juárez Gonzales (2019) sugieren que, si bien el costo inicial
de producción y transporte del bambú puede ser mayor en algunas regiones en
comparación con materiales tradicionales, el bambú ofrece ventajas económicas en
términos de durabilidad y menor mantenimiento en el largo plazo.
Martínez Fernández (2015) y Virginia Carniol (2009) mencionan que los costos de
mantenimiento para puentes de bambú, aunque presentes, pueden ser significativamente
menores en comparación con estructuras metálicas, especialmente en áreas donde la
corrosión es una preocupación. Sin embargo, es vital considerar el tipo de bambú, ya que
especies como la Guadua angustifolia pueden ofrecer mayor durabilidad, como señala Oré
Urbay (2019).

48
Potenciales fuentes de financiamiento y beneficios económicos a largo plazo
Diversos autores, como Martínez Garcia (2019), señalan la creciente atención hacia
materiales sostenibles como el bambú, lo que ha llevado a la aparición de fondos y
subvenciones específicos para proyectos de infraestructura "verde".
De acuerdo con Morales Enriquez (2021) y Vargas Márquez (2015), invertir en
infraestructuras como puentes de bambú no sólo contribuye a la sostenibilidad, sino que
también puede impulsar la economía local al promover la industria del bambú y generar
empleo.
Desde una perspectiva a largo plazo, la inversión en puentes de bambú puede
ofrecer un retorno significativo. Como apunta Juárez Gonzales (2019), además de los
beneficios económicos directos, como la reducción de costos de mantenimiento, hay
beneficios intangibles, como el mejoramiento de la imagen de una región o ciudad al
promover la sostenibilidad y la innovación en infraestructura.
En conclusión, aunque la inversión inicial en puentes de bambú puede parecer alta
en comparación con materiales más tradicionales, los beneficios económicos y ambientales
a largo plazo, junto con las posibles fuentes de financiamiento orientadas a la
sostenibilidad, hacen que el bambú sea una opción viable y atractiva desde una perspectiva
económica

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Metodología de Diseño
La metodología de diseño adoptada para el proyecto de investigación se centra en
una serie de etapas progresivas que garantizan un enfoque sistemático para el diseño del
puente peatonal de bambú sobre el río Utcubamba. Esta metodología se detalla en el
Anexo.
Desarrollo de los Cálculos Justificativos
Selección del Material:
Se utilizará datos proporcionados por la Norma E100 Bambú:
Flexión:
Es la deformación de un elemento estructural bajo carga, provocando que se curve.
En el bambú, la flexión puede ocurrir debido a cargas externas, como el peso de la nieve, el
viento o el propio peso del bambú cuando se utiliza en estructuras largas y delgadas. El
bambú es particularmente bueno para resistir la flexión debido a su combinación de fuerza
y flexibilidad. 5 MPa (50 Kg/cm2)
Tracción paralela:
La tracción paralela es la fuerza que tiende a estirar el material en la dirección de
las fibras (en el caso del bambú, esto sería a lo largo del tallo). El bambú tiene una alta
resistencia a la tracción paralela a las fibras debido a su estructura natural, con fibras que
corren a lo largo de su longitud. 160 Kg/cm2
Compresión paralela:
La compresión paralela es la fuerza que presiona el material en la misma dirección
que las fibras. En el bambú, esto sería una fuerza que intenta acortar el tallo a lo largo de
su eje. El bambú también maneja bien este tipo de esfuerzo, especialmente en la dirección
de sus fibras, debido a sus nodos y la distribución de sus fibras de soporte interno. 130
Kg/cm2

50
Corte:
Se refiere a la fuerza que tiende a causar que las capas del material se deslicen unas
sobre otras. En el caso del bambú, esto podría ocurrir si se aplican fuerzas opuestas en
direcciones paralelas, pero en planos distintos. El bambú tiene una resistencia moderada al
corte en comparación con otros materiales como los metales, pero sigue siendo
suficientemente resistente para muchas aplicaciones estructurales. 10 Kg/cm2
Compresión perpendicular:
Esta es la fuerza aplicada contra el grano o fibras del material, intentando aplastarlo
en una dirección perpendicular a la alineación de las fibras. En el bambú, la resistencia a
este tipo de compresión es menor que a la compresión paralela, ya que forzaría las capas
del material a separarse entre sí, potencialmente causando un fallo estructural. 13 Kg/cm2

51
Análisis Estructural:
Se tendrán en cuenta los siguientes datos para el análisis:
Módulo de Elasticidad:
Es una constante que refleja la relación entre la deformación experimentada por un
material o elemento y las fuerzas aplicadas en la misma dirección y sentido de estas. Para
el bambú, este valor es de 9500 MPa, lo que equivale a 95000 kg/cm² o 9500000 kg/m²,
según la NTP-E.100 Bambú de 2012.
Módulo de Poisson:
Representa la relación entre la deformación lateral y la deformación longitudinal.
En el caso del bambú, el valor es de 0.40, de acuerdo con el NSR-10, Reglamento
Colombiano de 2010.
Módulo de Corte:
Es el cociente entre el módulo de elasticidad y el número 25. Para el bambú, G =
9500000 / 25, resultando en 380000 kg/m², según el NSR-10, Reglamento Colombiano de
2010.
Coeficiente de Dilatación Térmica:
Este valor varía en función de las variaciones de temperatura de la zona y
considerando que el bambú es un material ortotrópico, presenta valores distintos para cada
dirección: en el eje radial es de 1.5x10⁻⁵, en el eje longitudinal es de 3x10⁻⁶ y en el eje
tangencial es de 2.5x10⁻⁵, conforme al NSR-10, Reglamento Colombiano de 2010.
Peso Específico:
Corresponde a la relación entre el peso del bambú y su volumen, teniendo un valor
de 800 kg/m³, según se establece en el NSR-10, Reglamento Colombiano de 2010.
Masa por Unidad de Volumen:

52
Es la cantidad de masa presente en un volumen determinado del material. El bambú
tiene una masa de 81.55 kg/m³, de acuerdo con el NSR-10, Reglamento Colombiano de
2010.
 Peso propio y otras cargas permanentes o cargas muertas.
 Sobrecarga de servicio o cargas vivas.
 Sobrecarga de sismos, vientos, precipitaciones y otras. (NSR-10, Reglamento
Colombiano, 2010)
Nota: Adaptado de Análisis y diseño de puentes colgantes peatonales en guadua
(p.134), por Jhon Carrasquilla, 2020.
Figura 9
Esquema Isométrico de la Arquitectura del Puente.

53
Nota: Adaptado de Análisis y diseño de puentes colgantes peatonales en guadua
(p.134), por Jhon Carrasquilla, 2020.
Nota: Adaptado de Análisis y diseño de puentes colgantes peatonales en guadua (p.31), por
Jhon Carrasquilla, 2020
Figura 10
Esquema Isométrico de la Arquitectura del Puente.
Figura 10
Modelo a escala para la definición de la sección del puente

54
Metrado de Cargas
Cargas de diseño
Cargas muertas (DL)
Las cargas muertas del puente corresponden a las de la conformación del tablero y
a la cubierta de la estructura. Para el tablero se considera un sistema compuesto por
elementos de guadua transversales de diámetro 15 cm y espesor 1.5 cm, espaciados cada
50 cm que se apoyan en los elementos longitudinales inferiores de la sección, según se
indica en la Figura 2-5. Sobre estos elementos se dispone un piso de madera, que para
efectos de dimensionamiento se asume de 3 cm de espesor según se indica en el avalúo de
cargas (Ver Tabla 2-6). El ancho del tablero corresponde a una dimensión de 2 m, por
tanto, la carga por metro cuadrado se multiplicará por la aferencia correspondiente que en
este caso será de 1 m.
Cargas vivas (LL)
La carga viva de diseño peatonal, acorde con la guía de diseño para puentes peatonales
de la AASHTO es de 440 kg/m2, equivalente a 90 psf (AASHTO, 2009). Considerando un
ancho aferente de 1 m de cada elemento de soporte se tiene una distribución de carga
según se indica en la Figura 2-7.
Respecto a las cargas vivas de cubierta, se observa que ni el Código de puentes ni la guía
de diseño para puentes peatonales de la AASHTO hacen referencia alguna a cargas de
este tipo, dado que los diseños de los puentes de estos documentos no contemplan

55
cubierta alguna. Por tal motivo se tomarán los valores que contempla el reglamento
colombiano NSR 10 en lo que se refiere a cargas vivas de cubierta. Ésta indica que para
cubiertas con pendiente mayor a 15° se tomará un valor de carga de cubierta de 35 kg/m
2(Ver Figura 2-8).
Figura 11
Vista frontal del puente
Figura 12
Vista lateral del puente

56

57
Figura 14
Geometría de la vista frontal
Figura 13
Simplificación de las cargas aplicada a los nodos

58
Figura 15
Geometría de la vista lateral
La geometría y las cargas son el resultado de una simplificación del problema
estático no lineal espacial a un modelo estático 2D, por el cual se usan cargas
representativas de 50 KN que se aproximan a las cargas muertas, vivas y de viento a las
que ha sido sometida la estructura
Área: 1.5 m2
CV: 20 KN/m2
CM: 10 KN/m2
Cálculo:
CV*área = 20 KN/m2 * 1.5 m2 = 30 KN
CM*área = 10 KN/m2 * 1.5 m2 = 15 KN
Sumatoria = 30 KN + 15 KN = 45 KN ≈ 50 KN

59
Posteriormente, se modelaron los elementos tipo frame en ETABS v20. Se modeló
la geometría y se aplicaron las cargas en los nodos correspondientes, generando como
resultado la imagen siguiente. Además, los resultados fueron exportados a una tabla donde
se muestra que las barras con la letra C están en compresión, mientras que las barras con la
letra T están en tensión.
Figura 16
Simplificación de las cargas aplicadas a los nodos
Figura 17
Modelo en ETABS v20

60
Figura 18
Resultados de las fuerzas axiales en las barras
ELEMENTO ESTADO
FUERZA
AXIAL
[KN]
1 -
2 -
3 -
4 -
5 -
6 -
7 C 15.9
8 C 50
9 C 50
10 C 50
11 C 50
12 C 50
13 C 14.64
14 C 28.01
15 C 28.01
16 C 28.01
17 C 28.01
18 C 28.01
19 C 28.01
20 C 28.01
21 C 28.01
22 C 14.64
23 - 0
24 - 0
25 - 0
26 - 0
27 - 0
28 - 0
29 - 0
30 - 0
31 - 0
32 - 0

61
Referencias Bibliográficas
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bambú para mejorar la accesibilidad de la aa.vv. Los algarrobos, moyobamba, san
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