Mi Trabajo de Resistencia

1. Cálculo de Resistencia en la Estructura Puente Peatonal
Durand Porras, Juan Carlos [Docente Asesor]
Sáenz Escudero, Yovana
Mejía Fuentes Andy
Lozano Gonzales Jhonatan
Universidad Privada del Norte (UPN-LIMA), Escuela de Ingeniería Industrial
Abstract
La estructura a analizar es el puente de tránsito peatonal ubicado a la altura del Km 19 de la Panamericana
Norte, frente al campus de la Universidad Privada del Norte, el puente es de concreto estructural, el cual posee
una viga tipo “T” que a su vez cumple la función de losa y esta sostenida sobre tres columnas. Como objetivo del
trabajo se quiere verificar si las dimensiones de diseño de la columna central del puente peatonal son correctas
para soportar un máximo permisible de usuarios o carga viva que puede transitar de forma colectiva sobre el
puente. En los resultados obtenidos se ha verificado la estabilidad de la estructura y por tanto cumple con un
factor de seguridad 3.
Palabras Clave
Estructura, transito, Puente peatonal, Universidad Privada del Norte,

2. Introducción
La Universidad Privada del Norte, está en crecimiento, y dicha expansión se ve reflejada en la
cantidad de alumnos que ingresan por ciclo. Frente a dicha universidad existe el puente Villa sol,
por el cual el alumnado cruza la Panamericana Norte.
La estructura a analizar es el puente peatonal Villasol que se muestra en la figura 1, fue
construido en el año 1995 consta de tres pilares de concreto armado que lo soportan, una viga
de concreto armado y sobre la viga una losa peatonal de concreto armado. Se le hace
mantenimiento periódico según contrato de concesión de la vía a la que corresponde. No
existe un plan nacional de mantenimiento de puentes.
Figura 1: Fotografía puente Villasol. Fuente Google Earth.
Figura 2: Dibujo en AutoCAD de vista frontal del puente donde se muestran las medidas realizadas.

3. Figura 3: Dibujo en AutoCAD de vista lateral del puente donde se muestran las medidas realizadas.
Figura 4: Dibujo en AutoCAD donde se muestra la imagen en 3D

4. Desarrollo del Tema y metodología
Propiedades Físicas, Mecánicas y Químicas del elemento estructural seleccionado.
El concreto armado.- Cuenta con las siguientes propiedades: Trabajabilidad,
Durabilidad, Impermeabilidad, Resistencia
Componentes.- El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes:
agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los
agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una
roca pues la pasta se endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua.
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos.
Cemento. Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y
endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar
un material de buenas propiedades aglutinantes.
Agua. Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas
desarrollen sus propiedades aglutinantes.
Agregados. Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos
materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni
afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una
adherencia con la pasta de cemento endurecida.
Aditivos. Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla
inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus
propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los
costos de producción

5. Medidas del puente seleccionado, en Autocad
Figura 5: Tipos de esfuerzo sometidos en el puente peatonal
Figura 6: Diagrama de cuerpo libre de la columna central del puente peatonal
Los cálculos se hacen en el área que conforma la columna y losa central del puente peatonal
Figura 07: Vista de la losa, viga y columna central del puente peatonal

6. CALCULOS DE DATOS
a. Caso 1 - Verificación del dimensionamiento de la columna central.
Se utilizará los siguientes datos para el análisis de los casos:
 Peso Volumétrico del concreto Armado: 2400 𝐾𝑔/𝑚3
 Resistencia a la compresión del concreto Armado: 210 𝐾𝑔/𝑐𝑚2
 Esfuerzo a la compresión del terreno: 1.5 𝐾𝑔/𝑐𝑚2
 Carga Viva considerada en un Puente: 415 𝐾𝑔/𝑚2
Figura 08: Corte del gráfico para en análisis de la columna central
Calculo de peso de Losa de concreto:
Figura 09: Dimensiones de la losa central del puente peatonal:
Peso de Losa = 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑥 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑥 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑥 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝐿𝑜𝑠𝑎
13.75𝑚 𝑥 1.505𝑚 𝑥 0.115𝑚 𝑥 2400
𝐾𝑔
𝑚3
= 2.38𝑚3
𝑥 2400
𝐾𝑔
𝑚3
= 5,712.48 𝑘𝑔.

7. Calculo de peso de la carga viva en la losa de concreto:
Figura 10: Dimensiones de la losa central del puente peatonal
Área de Losa = 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑥 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠𝑎
13.75𝑚 𝑥 1.505𝑚 = 20.69𝑚2
Entonces si la Carga Viva considerada en un Puente es de 415 𝐾𝑔/𝑚2
El peso de la carga viva en la losa será:
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑠𝑎 𝑥 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑣𝑖𝑣𝑎 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑣𝑖𝑣𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑜𝑠𝑎
20.69 𝑚2
𝑥 415
𝐾𝑔
𝑚2 = 8, 587.90 𝑘𝑔.
Calculo de peso de viga de concreto:
Figura 11: Dimensiones de la viga central del puente peatonal:
Peso de viga = 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑥 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑥 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑥 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑔𝑎
13.75𝑚 𝑥 0.41𝑚 𝑥 0.36𝑚 𝑥 2400
𝐾𝑔
𝑚3
= 2.03𝑚3
𝑥 2400
𝐾𝑔
𝑚3
= 4, 870.80 𝑘𝑔.

8. Cálculo de peso de la Columna de concreto:
Figura 12: Dimensiones de la columna central del puente peatonal:
Peso de columna = 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑥 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑥 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑥 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎
0.51𝑚 𝑥 0.61𝑚 𝑥 5.10𝑚 𝑥 2400
𝐾𝑔
𝑚3
= 1.59𝑚3
𝑥 2400
𝐾𝑔
𝑚3
= 3, 807.86 𝑘𝑔.
Procederemos a realizar la suma de los pesos:
Figura 13: Partes del puente para la suma de pesos a soportar en la columna.
Descripción de Peso Peso en Kg
Losa 5, 712.48 kg
Carga viva en losa 8, 587.90 kg
Viga 4, 870.80 kg
Columna 3, 807.86 kg
Total 22, 979,04 kg

9. Si la resistencia a la compresión del concreto Armado es de 210 𝐾𝑔/𝑐𝑚2
calcularemos si el
área de la columna en la parte inferior es la correcta para soportar el peso de la estructura
central y la carga viva en el área de la losa correspondiente.
Figura 14: Área de columna central del puente peatonal
Área de columna central = 0.51𝑚 𝑥 0.61𝑚 = 0.3111 𝑚2
= 3111𝑐𝑚2
Peso Total sobre columna central = 22, 979,04 𝑘𝑔 / 3111𝑐 𝑚2
= 7.39 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Comparación con la resistencia a la compresión del concreto armado
= 210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
> 7.39 𝑘𝑔/𝑐𝑚2
Entonces la columna con el área de 3111𝑐 𝑚2
puede soportar 28.41 veces el peso máximo
calculado en la parte central del puente.

10. b. Caso 2 - Calculando el área que debería tener la zapata para no superar el esfuerzo a
la compresión del terreno
La compresión del terreno que es el siguiente: 1.5 𝐾𝑔/𝑐𝑚2
Figura 15: Vista imaginaria de la zapata
𝐿𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 ≥
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑘𝑔)
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑧𝑎𝑝𝑎𝑡𝑎(𝑐𝑚2)
1.5
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
≥
22, 979.04 𝑘𝑔
Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑚2
Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑚2
≥
22, 979.04 𝑘𝑔
1.5
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑚2
≥ 15, 318.70 𝑐𝑚2
𝑥
𝑚2
(100𝑐𝑚)2
Á𝑟𝑒𝑎 𝑚2
≥ 1.53 𝑚2

11. c. Caso 3 - Junta de dilatación térmica en la parte central del puente peatonal
Figura 16: Visualización de la junta de dilatación térmica.
Si el coeficiente de dilatación del concreto armado es: 𝛼 = 1.2 𝑥 10−5 1
°𝐶
y la variación de
temperatura es de 16 a 36 °C en el puente peatonal.
∆𝐿 = 𝐿𝑜 15.5𝑚 𝑥 (36 − 16)°𝐶 𝑥 1.2 𝑥 10−5
1
°𝐶
∆𝐿 = 3.3 𝑥 10−3
𝑚
∆𝐿 = 0.0033 𝑚 = 3.3 𝑚𝑚

12. Resultados
Interpretación de resultados del Caso 1
La columna central del puente la cual tiene un área de 3111𝑐𝑚2
está sometida a una carga
total entre carga muerta y viva de 22, 979,04 kg, según lo calculado.
Interpretación de resultados del Caso 2
El área de la zapata de la columna central debería ser mayor a 1.53 𝑚2
para no superar la
resistencia a la compresión del terreno.
Interpretación de resultados del Caso 3
Si la junta de dilatación térmica en la parte intermedia del puente tiene una pulgada (2.54cm),
esta esta lo suficiente para soportar al dilatación térmica calculada que es de 3.3mm para cada
mitad de las losas, asumiendo que si se expanden hacia la parte central podrían sumar como
máximo 6.6mm.

13. Discusión (Times New Roman, 12, negrita)
1. El suelo en donde se realizará la construcción tiene que estar en óptimas condiciones de
Villasol es de un tipo arcilloso, este servirá.
2. Para la mejor resistencia con el concreto se recomienda usar un acero de bajo contenido de
carbono para que la soldabilidad sea la ideal.
3. La carga máxima que soporta el puente es de 350 personas en tránsito, con un peso
promedio de 70 kg.
4. Se recomienda que se realice mantenimientos periódicos, para alarga el tiempo de
durabilidad.

14. Conclusión
1. Las columnas están preparadas para soportar los pesos de las cargas vivas de las cargas
muertas. Estas antes de ser elaboradas tienen que cumplir con la norma de seguridad ASTM
A572/M572.
2. El suelo en donde se levantara esta columna ubicada en Villasol. Es de un tipo de suelo
accesible a este material. Gracias al contenido de este permitirá la construcción.
3. Según la temperatura en la que este la viga será la que sufra deformaciones, esta tendrá a
expandirse generando compresión a los elementos que están como apoyos (columnas) en
bajas temperaturas la viga regresa a su estado nominal, generando tensión a las columnas
que están conectadas a ellas.

15. Referencias
1. EMTEC S.A. 2007. Protocolo para el uso de los EM en el manejo de solidos.Villa Nueva-Catalina-
Guatemala: s.n., 2007.
2. Norma E020 de cargas del Reglamento nacional de edificaciones, 2009
Datos de Contacto:
1. Durand Porras, Juan Carlos
[Docente Asesor]
Universidad Privada del Norte –
Lima
jdu@upnorte.edu.pe
2. SáenzEscudero Cesar
[Asesor Externo]
saenzescuderocesar@gmail.com