Este documento presenta el diseño de un puente de tres tramos de 18 metros cada uno con dos carriles de tránsito. El puente está diseñado para soportar una carga máxima de 100 kph y sobrecarga HL-93. El documento describe los elementos estructurales del puente, los materiales utilizados, los tipos de cargas consideradas, los métodos de cálculo y análisis, y los resultados del diseño estrcutural.

1. Diseño y construcción de puentes
JEFFERSON VINUEZA
JONATHAN ARGUERO
JOSÉ VELASCO
TRABAJO #2 DISEÑO DE PUENTE

2. ■ El presente documento presenta de manera detallada la descripción del diseño de un puente de 3 tramos equidistantes con 2 vías de
tránsito, se halla en una carretera donde la velocidad máxima es de 100 kph. La sobrecarga de diseño es la HL-93.
■ Grupo 5: Longitud entre tramos 18 metros y concreto de f’c= 310 kg/cm2
ANTECEDENTES
Objetivo General
■ Diseñar un puente de 3 tramos de 18m equidistantes con 2 vías de tránsito, se halla en una carretera donde la velocidad máxima es de
100 kph. La sobrecarga de diseño es la HL-93.
Objetivos Específicos
■ Colocar los resultados del pre dimensionamiento de vigas, losa, veredas, diafragmas y barandas.

3. PRINCIPALES ELEMENTOS Y CARACTERISTICAS
Superestructura
■ El puente es de hormigón armado con vigas principales peraltadas de 1.40m de altura, tiene tres tramos de
18m cada uno librando una luz de 54m total.
■ Se colocó diafragmas cada 4.5m para rigidizar la super estructura del puente, además se colocó 3 pilas en
cada tramo del puente, iniciando y terminando en estribos.

4. Sección Longitudinal
Superestructura

5. Sección Superestructura

6. PRINCIPALES ELEMENTOS Y CARACTERISTICAS
Superestructura
■ La sección transversal, margina un ancho de circulación de 7.30 metros (2 carriles) El proyecto considera la
colocación de hormigón asfáltico como capa de rodadura de dos pulgadas para el acabado de la vía.
■ Como se indicó anteriormente, se contempla la construcción de un puente de 8.90 metros de ancho, la
configuración de la superestructura se define de la siguiente manera:
■ En el puente: el tablero es de losa con vigas peraltadas y apoyos continuos o fijos en cada tramo de pilas
dejando apoyos móviles en los estribos.

7. MARCO NORMATIVO DEL DISEÑO
 AASHTO., “LRFD Bridge Design Specifications”,5ta edición, American Association of State Highway and
Transportation Officials, Washington, D.C., 2010.
 AASHTO/AWS D1.5M/D1.5:2002,BRIDGE WELDING CODE.
 Bridge Engineering Handbook, Editado por Wai-Fah Chen y Lian Duan, Boca Raton: CRC Press, 2000.
 Especificaciones AASHTO para el Diseño de Puentes por el Método LRFD, Unidades SI, “2da Edición 1998,
traducción al español por el CENTRO DE INVESTIGACIÓN DE LOS REGLAMENTOS NACIONALES DE
SEGURIDAD PARA OBRAS CIVILES (CIRSOC) de Argentina.
 Analisis and Designed of reinforced concrete bridge structures ACI- 318S-05
 Especificaciones Generales para la Construcción de Caminos y Puentes, MOP - 001-F 2002
 Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-15.

8. MATERIALES
Hormigón
■ Resistencia a compresión del hormigón:
Superestructura: f’c= 310 kg/cm2
■ Peso volumétrico del hormigón:
Hormigón pre-esforzado para superestructura 2,4 t/m3.
Hormigón reforzado 2,4 t/m3.
Calculo del módulo de elasticidad del hormigón (EC)

9. MATERIALES
Calculo del módulo de elasticidad A.C.I.-318S-08
Calculo del módulo de elasticidad Escuela Politécnica Nacional así como la Empresa Holcim
Módulo de Poisson:
 Estado Límite de Servicio v=0.2
 Estado Límite último / plasticidad v=0

10. MATERIALES
■ Acero de Refuerzo
Resistencia de refuerzo de acero para hormigón armado
 Barras corrugadas: fy= 4200 Kg/cm2
■ Peso volumétrico del acero:
 Acero de refuerzo 7.85 ton/m3
■ Recubrimientos
 superestructura rec. superior 4 cm
rec inferior 3 cm
 infraestructura rec. en contacto con el suelo 0 cm
rec. a la intemperie 5 cm
rec. pantalla cabezal 4 cm
 columnas rec. interior 7 cm
rec exterior 10 cm

11. MATERIALES
■ Acero en Protecciones Vehicular
Peso volumétrico del acero:
 Acero de refuerzo 7,85 t/m3.
 Módulo de elasticidad Ep= 210 000 MPa
 Módulo de Poisson v=0,30
 Acero ASTM A36 fy=253 Mpa

12. TIPOS DE CARGAS
Superestructura
■ Carga Muerta
Peso Propio
Los efectos del peso propio son calculados considerando una densidad de 2,4 t/m3 para el hormigón reforzado.
Cargas Muertas de Servicio
Para fines de diseño, se considerará un espesor de 2 pulgadas de asfalto. El peso volumétrico es de 2,4 t/m3. El
peso de parapetos, y pasamanos será calculado conforme a la sección dada.
Detalle de Protección Vehicular y Peatonal

13. TIPOS DE CARGAS
Superestructura
■ Cargas Vivas
El tablero será calculado considerando 2 carriles de circulación, se debe considerar la condición más desfavorable que
resulte de aplicar la carga de camión en todos los carriles de tránsito.
■ Carga Móvil
Camión HL-93
Cuando se combina con carga distribuida es afectado por el factor de impacto y la carga distribuida no es afectada por
el factor de impacto.
La carga considerada actuará en cada uno de los carriles combinándose y colocándose de tal manera que
produzca las condiciones más críticas.
Conforme lo dictado en el AASHTO 3.6.1.1.1, se supondrá que estas cargas actúan en un ancho de 3.65m medido
perpendicularmente al eje longitudinal del puente. Así como se considerará la excentricidad transversal de las
cargas para el cálculo de los momentos de torsión.

14. COMBINACIONES DE CARGA
■ Cargas Permanentes
CR Fuerza debido a creep.
DD Fuerza de subpresión.
DC Carga muerta de los elementos estructurales y no estructurales.
DW Carga muerta.
EH Carga de horizontal debido al empuje de tierra.
EL Efectos de fuerza resultante del proceso de construcción, incluye ajuste de los gatos en
construcción segmental en cantiliver.
ES Sobrecarga de tierra.
EV Presión vertical debido a la carga de tierra y rellenos.
PS Fuerzas secundarias de postensión.
SH Fuerza por los efectos debido a retracción.

15. COMBINACIONES DE CARGA
■ Cargas Transitorias
BR Fuerza de frenado.
CE Fuerza centrífuga vehicular.
CT Fuerza vehicular de colisión.
CV Fuerza de colisión de barcos.
EQ Carga sísmica.
FR Carga de fricción.
IC Carga de hielo.
IM Fuerza debido al efecto dinámico de la carga.
LL Carga viva vehicular.
LS Sobrecarga viva.
PL Carga viva peatonal.
SE Carga debido a asentamientos.
TG Gradiente de temperatura.
TU Fuerza debido a la temperatura uniforme.
WA Carga de agua y presión de arroyos y ríos.
WL Viento en la carga viva.
WS Carga de viento en la estructura.

16. COMBINACIONES DE CARGA

17. COMBINACIONES DE CARGA

18. COMBINACIONES DE CARGA

19. Diseño para Estados Límite. Factores de Carga y
LRFD

20. Factores de carga para cargas permanentes

21. ESFUERZOS PERMISIBLES

22. ESFUERZOS PERMISIBLES

23. MÉTODO DE CÁLCULO
■ Para el análisis integro de la estructura se eligió realizar un modelo tridimensional en el programa
CSIBRIDGE. Los elementos utilizados en la modelación son FRAME, SHELLS, como se muestra en el
Gráfico 10.

24. MÉTODO DE CÁLCULO
■ Para el análisis integro de la estructura se eligió realizar un modelo tridimensional en el programa
CSIBRIDGE. Los elementos utilizados en la modelación son FRAME, SHELLS, como se muestra en el
Gráfico 10.
 En el presente análisis se considera la etapa de servicio
 Como se ha indicado los valores de módulo del concreto se ha modificado para establecer un valor para el
concreto en el Ecuador.
 El Análisis Estructural consiste en establecer las demandas principales de la estructura, para analizar las
solicitaciones de secciones específicas se han elaborado modelos específicos
 Para la revisión en construcción es necesario elaborar un modelo específico
 Con los resultados de reacciones obtenidas, se procederá al diseño de los estribos

25. Definición de Materiales f’c=310 kg//cm2
Asignación Acero A36

26. Asignación de Sección

27. CARGAS USADAS
■ Carga muerta
La carga Muerta correspondiente al peso propio de la estructura
■ Carga vehicular
Se ha considerado el camión de diseño el reglamentando en el código AASHTO, es decir el camión
Tipo HL-93, para lo cual se han asignado lanes (carriles), en un número de 2 y sobre cada uno de
ellos se asignará el paso del camión.

28. CARGAS USADAS
■ Camión de diseño HL-93M
■ Patrones de carga

29. VISTAS DEL MODELO

30. CARGAS USADAS
■ Cargas de barandas [0,52 T/ml] Cargas de vereda [0,24 T/m2]
■
■ Cargas de Asfalto [0,11 T/m2]

31. RESULTADOS
■ Momentos M3 (T-m)

32. RESULTADOS
■ Cortantes V2 (Ton)

33. RESULTADOS
■ Cortantes V2 (Ton)
■ DESPLAZAMIENTOS

34. RESULTADOS
■ DESPLAZAMIENTOS
■ Longitud de las vigas: L1=30.60 m, la máxima deformación por carga viva de
acuerdo a AASHTO LRFD, es: L1/800 = 0.04m.
■ La máxima deformación que se presenta en las vigas por carga viva es de
0.04 y es igual a la admisible, por lo tanto, es suficiente por deformación.

35. REACCIONES

36. DISEÑO
■ DIAGRAMAS DE RELACION DEMANDA/CAPACIDAD CHEQUEO A CORTE

37. DISEÑO
■ DIAGRAMAS DE ENVOLVENTE MÁXIMA DE MOMENTO FLEXIONANTE M3 (LIMITE POSITIVO Y
NEGATIVO)

38. DISEÑO
■ ENVOLVENTE DE ESFUERZO MÁXIMO (S11) BORDE SUPERIOR (LIMITES DE TENSION Y
COMPRESION) Kg-cm

39. DISEÑO
■ ENVOLVENTE DE ESFUERZO MÁXIMO (S11) BORDE INFERIOR LIMITES DE TENSION Y
COMPRESION) Kg-cm