dis puente

DISEÑO FINAL

ASFALTADO TRAMO VIAL

“CAMPO PAJOSO – CARAPARÍ – PALOS BLANCOS ”

CAPÍTULO 1 INGENIERÍA DEL PROYECTO

1.3 ESTRUCTURAS

ÍNDICE GENERAL

1.3.1 PUENTES ..............................................................................................................171

1.3.1.1 Datos iniciales para el diseño ..........................................................................171

1.3.1.1.1 Esviaje ................................................................................................................175

1.3.1.1.2 Tipo de baranda ...............................................................................................175

1.3.1.1.3 Grado de sismicidad ........................................................................................175

1.3.1.1.4 Resistencia admisible del terreno de cimentación .......................................175

1.3.1.2 Elementos Estructurales ....................................................................................176

1.3.1.2.1 Losas de superestructuras ................................................................................176

1.3.1.2.2 Estribos ...............................................................................................................176

1.3.1.2.3 Vigas de hormigón pretensado .......................................................................177

1.3.1.3 Control de Calidad ...........................................................................................178

1.3.1.4 Características de los Materiales ....................................................................178

1.3.1.4.1 Hormigones........................................................................................................178

1.3.1.4.2 Aceros ................................................................................................................178

1.3.1.4.3 Terreno de Cimentación ..................................................................................178

1.3.1.5 Normas de Diseño .............................................................................................178

1.3.2 ALCANTARILLAS TIPO CAJÓN Y BÓVEDAS ......................................................179

1.3.2.1 Parámetros de Diseño ......................................................................................179

1.3.2.1.1 Materiales ..........................................................................................................180

1.3.2.1.2 Longitud .............................................................................................................180

1.3.2.1.3 Acciones sobre la Estructura ............................................................................180

1.3.2.1.4 Determinación de Esfuerzos .............................................................................182

1.3.2.2 Diseño ................................................................................................................182

1.3.2.2.1 Flexo compresión ..............................................................................................182

1.3.2.2.2 Flexión simple ....................................................................................................183

1.3.2.2.3 Cortante ............................................................................................................184

1.3.2.3 Estabilidad .........................................................................................................185

1.3.3 REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES ................................................187

1.3.3.1 Bóveda Aguayrendita 1 (Prog. 17+073) ..........................................................189

1.3.3.2 Puente Aguayrendita 2 (Prog. 17+736) ...........................................................190

1.3.3.3 Puente Aguayrendita 3 (Prog. 18+367) ...........................................................191

1.3.3.4 Puente Laime (Prog. 22+289) ...........................................................................192

1.3.3.5 Puente Caraparí (Prog. 24+443.50) .................................................................194

1.3.3.6 Puente Cortaderal (Prog. 25+521) ...................................................................195

1.3.3.7 Puente Pucal 3 (Prog. 31+716.50) ....................................................................196

1.3.3.8 Puente Pucal 2 (Prog. 33+614) .........................................................................197

1.3.3.9 Puente Pucal 1 (Prog. 34+311) .........................................................................198

1.3.3.10 Puente Agua Salada (Prog. 41+985) ...............................................................200

1.3.4 DEMOLICIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES .....................................................201

DISEÑO FINAL


“CAMPO PAJOSO – CARAPARÍ – PALOS BLANCOS“


1.3 ESTRUCTURAS

ÍNDICE DE TABLAS

Gráfico Nº 1.3.1 Camión tipo H-20 – Norma AASHTO..........................................................172

Gráfico Nº 1.3.2 Camión tipo HS-20 – Norma AASHTO ........................................................173

Gráfico Nº 1.3.3 Cargas de diseño para barandados – Norma AASHTO .........................174

Tabla Nº 1.3.1 Resumen de Puentes Diseñados ...................................................................179

Tabla Nº 1.3.2 Determinación de Cargas Sobre la Estructura Alcantarillas Cajón y

Bóvedas .............................................................................................................181

Tabla Nº 1.3.2 Resumen de Cajones y Bóvedas Diseñadas ...............................................187

Tabla Nº 1.3.3 Listado de estructuras a conservar ...............................................................188

Tabla Nº 1.3.4 Bóveda Aguayrendita 1 (17+073) Trabajos de rehabilitación ...................190

Tabla Nº 1.3.5 Puente Aguayrendita 2 (17+736) Trabajos de rehabilitación .....................191

Tabla Nº 1.3.6 Puente Aguayrendita 3 (18+367) Trabajos de rehabilitación .....................192

Tabla Nº 1.3.7 Puente Laime (22+289) Trabajos de rehabilitación .....................................193

Tabla Nº 1.3.8 Puente Caraparí (24+443.50) Trabajos de rehabilitación ...........................194

Tabla Nº 1.3.9 Puente Cortaderal (25+521) Trabajos de rehabilitación.............................196

Tabla Nº 1.3.10 Puente Pucal 3 (31+716.50) Trabajos de rehabilitación ............................197

Tabla Nº 1.3.11 Puente Pucal 2 (33+614) Trabajos de rehabilitación .................................198

Tabla Nº 1.3.12 Puente Pucal 1 (34+311) Trabajos de rehabilitación .................................199

Tabla Nº 1.3.12 Puente Agua Salada (41+985) Trabajos de rehabilitación .......................200

Tabla Nº 1.3.13 Listado de estructuras mayores a demoler ................................................201

Tabla Nº 1.3.14 Detalle de demoliciones .............................................................................201

REPÚBLICA DE BOLIVIA - PREFECTURA DEL DEPARTAMENTO DE TARIJA

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD, DISEÑO FINAL E IMPACTO AMBIENTAL

ASFALTADO TRAMO VIAL “ CAMPO PAJOSO – CARAPARÍ – PALOS BLANCOS “ ESTRUCTURAS

ASOCIACIÓN ACCIDENTAL ACI - SOINCO – INTERPROYECTOS 171

DISEÑO FINAL


“CAMPO PAJOSO – CARAPARÍ – PALOS BLANCOS“


1.3 ESTRUCTURAS

1.3.1 PUENTES

Los puentes son estructuras básicas en una carretera, y permiten dar

continuidad a la misma salvando quebradas y ríos, que son obstáculos para

el libre tránsito de los vehículos. Los puentes al igual que cualquier tipo de

estructuras necesita de varios datos para su diseño respectivo, que

generalmente son recogidos de campo, esto implica que los datos deben

fidedignos o de fuente confiable. Las especificaciones utilizadas para el

diseño están basadas en la Norma AASHTO.

1.3.1.1 Datos iniciales para el diseño

Los criterios básicas de diseño empleados en el desarrollo de cada uno de

los elementos de los puentes son las siguientes:

El ancho de calzada adoptado para dos vías de tráfico está en función

de lo establecido por el Departamento de Puentes y Estructuras del

Servicio Nacional de Caminos, es decir 7.30 m. Este ancho es

concordante con el ancho de la plataforma de la carretera, fijado en

7.00 m.

Cuando el puente cae dentro de una curva horizontal, la plataforma fue

incrementada en una cantidad igual al sobreancho de la curva.

La rasante de cada puente está determinada por el alineamiento

horizontal y vertical de la carretera. El intradós de las vigas o losa del

puente, considerando la cota del Nivel de Aguas Máximas

Extraordinarias, NAME, incluye una revancha mínima de 1.50 m, o mayor,

según el caso.

La cota de fundación de los estribos está determinada por el estudio de

suelos correspondiente, sin embargo, en ausencia de un estudio

profundo y particular en cada caso, lo que corresponde es el verificar las

condiciones en el momento de la construcción, si las tensiones admisibles

son mayores o iguales a las adoptada en el diseño, no existe mayor

problema. Si son menores se deben reformular las fundaciones,

específicamente en lo que se refiere a las zapatas.

Laa cargas de diseño son las correspondientes a los vehículos M-18 y MS-

18, correspondientes a la norma AASHTO. La nomenclatura anterior de

estos vehículos bajo la misma norma es H-20 y HS-20 respectivamente. Las





descargas por eje y los trenes de carga idealizados se presentan en los

Gráficos Nº 1.3.1 y 1.3.2. Las cargas de diseño para barandados de

puentes se presentan en el Gráfico Nº 1.3.3.

Gráfico Nº 1.3.1

Camión tipo H-20 – Norma AASHTO

Tren de cargas por carril de 3.00 m de ancho:

H-20 3,639 kg 14,515 kg

4.30 m

Peso total del camión

y de la carga

Carga concentrada: 8,165 kg para momentos

11,793 kg para corte

Carga uniforme

q = 952.4 kg/m





Gráfico Nº 1.3.2

Camión tipo HS-20 – Norma AASHTO

Tren de cargas por carril de 3.00 m de ancho:

HS-20 3,639 kg 14,515 kg 14,515 kg

4.30 m v

V = Variable entre 4.30 y 9.00 m. Se utilizará el valor que produzca los mayores esfuerzos

W = Peso combinado de los primeros dos ejes, que es el mismo que el correspondiente

al camión H

El ancho de las llantas deberá ser el mismo

que el de los camiones H standard

Carga concentrada: 8,165 kg para momentos

11,793 kg para corte

Carga uniforme

q = 952.4 kg/m





Gráfico Nº 1.3.3

Cargas de diseño para barandados – Norma AASHTO

* Con carga longitudinal simultánea de l/2 de este valor, dividida entre los

postes de una baranda continua

Las alturas de las barandas deberán ser medidas desde la parte superior del cordón si el mismo excede de 15 cm, y

desde la parte superior de la vía si el ancho del cordón es menor a 15 cm.

BARANDADO PARA TRÁFICO VEHICULAR

BARANDADO COMBINADO

Acera

BARANDADO PARA TRÁFICO PEATONAL

P = 4,530 kg

Nota: Los perfiles de los elementos de barandados son

solamente ilustrativos. Cualquier material o combinación de

materiales puede ser utilizada según lo indicado en el listado de

materiales permitidos por la Norma AASHTO.

L = Espaciamiento entre postes para barandados de tráfico

vehicular y combinados

W = 75 kg/m

l = Espaciamiento entre postes para barandados de tráfico

peatonal

Carga del barandado se muestra a la izquierda.

Carga del poste se muestra a la deracha.

Mín.

0.90 m

Mín. 0.90 m

Mín 0.69 m

Mín.

0.90 m





1.3.1.1.1 Esviaje

La disposición de la superestructura de los puentes se ha organizado de tal

manera que en general el esviaje sea cero, sin embargo, en caso necesario,

el esviaje del puente y de la infraestructura está en relación con el ángulo

de llegada del curso de agua respecto de la dirección de la vía.

1.3.1.1.2 Tipo de baranda

Se adoptó el Barandado P-3 del Departamento de Puentes del Servicio

Nacional de Caminos.

1.3.1.1.3 Grado de sismicidad

La actividad sísmica de Bolivia tiene su origen en la tectónica de placas,

específicamente en la presión que hace la Placa de Nazca por debajo de

la Placa Sudamericana que abarca el continente, este movimiento es de

subducción y produce sismos con foco profundo, 350 a 700 km por debajo

del continente en el sector de Bolivia e intermedio, 70 a 350 km en la frontera

con Perú y Chile.

El Centro Regional de Sismología para Sud América (CERESIS), realiza una

división de las zonas sísmicas de Bolivia, siendo estas:

ZONA 0: Sectores adyacentes a Brasil, Paraguay y Uruguay (donde se

localiza el proyecto).

La intensidad en la escala de Mercalli Modificada es menor a IV.

ZONA 1: Sector Sub-Andido, N-O de La Paz y N-E de Cochabamba.

La actividad es reducida.

La intensidad en la escala de Mercalli Modificada es de V.

ZONA 2: Sector Lago Titicaca y provincia Cercado de Cochabamba.

La actividad es moderada.

La intensidad en la escala de Mercalli Modificada es de VI.

ZONA 3: Sector Consata (La Paz) y Chapare-Aiquile (Cochabamba).

La actividad es peligrosa.

La intensidad en la escala de Mercalli Modificada es de VII.

El proyecto está ubicado en una zona que se la considera de bajo riesgo

sísmico y de actividad insignificante, su efecto sísmico en las estructuras es

despreciable, razón por la que no se han considerado fuerzas inerciales ni

consideraciones sísmicas para el diseño de los puentes del proyecto.

1.3.1.1.4 Resistencia admisible del terreno de cimentación

Para el diseño de las cimentaciones de los estribos se ha considerado los

valores de tensión admisible, obtenidos del Estudio Geotécnico y

particularmente de los ensayos SPT a diferentes profundidades.

Para el diseño de las fundaciones se ha considerado una tensión admisible





en la cota de fundación igual a 2.0 (kg/cm2), que refleja un valor

conservador respecto de todos los resultados obtenidos de los ensayos SPT

realizados en campo. El ángulo de fricción determinado en 30º refleja

también un valor conservador en relación a los valores obtenidos en los

ensayos de suelos realizados para los sitios en los que se realizaron ensayos

SPT. Finalmente, el peso específico de 1,800 kg/m3 es representativo del

promedio de pesos específicos de las muestras obtenidas en los sitios de

puentes. Durante la construcción de las estructuras de puentes, se deberá

verificar la capacidad portante del suelo en cada sitio de fundación y se

procederá en virtud al valor encontrado.

1.3.1.2 Elementos Estructurales

1.3.1.2.1 Losas de superestructurasTableros

Cuando la superestructura está compuesta únicamente por la losa, la

armadura de la misma se materializa paralela al tráfico. En este caso, la losa

es considerada como una estructura isostática, y los momentos de diseño

para los diferentes estados de carga se calculan con la fórmula:

8

LqM

2

Donde: M = Momento flector de diseño

Q = carga uniformemente distribuída (peso propio) para cada

estado de cargas

L = Luz de la estructura

Si por el contrario, se construirán vigas de hormigón armado ó pretensado, la

armadura será perpendicular al tráfico y la losa de tablero es diseñada

como una estructura continua, apoyada sobre las vigas longitudinales. El

cálculo de solicitaciones se realiza sobre la base de una losa hiperestática

en 3 ó 4 apoyos, según el número de vigas longitudinales. El número de vigas

longitudinales fue determinado sobre la base de la experiencia del consultor

y la práctica usual a nivel nacional, de acuerdo a la fracción de carga

correspondiente establecida por la norma AASHTO. En resumen, podemos

señalar que diseño de los puentes se realizó en estricta sujeción a todo lo

establecido por la norma AASHTO 96, que es documento oficial de uso del

departamento de puentes del SNC, con el que deben ser diseñados todos

los puentes en el país.

El tablero del puente Común esta constituida por losa armada apoyada

isostáticamente en sus extremos. La luz del tablero entre ejes de apoyo es de

11.00 m, se considera esta luz como de cálculo ya que el ángulo de esviaje

es menor a 20º.

1.3.1.2.2 Estribos

Los estribos compuestos por la pantalla principal y los aleros serán están

constituidos por muros y zapatas de cimentación de hormigón armado. La





fundación de los estribos es directa en función de las características del

suelo.

Para el diseño de estos elementos estructurales se ha utilizado el programa E-

2000, desarrollado en La Paz.

El E-2000 es un programa computacional concebido para el análisis de la

estabilidad de muros de sostenimiento y estribos de puente. Su primera

versión data de 1991 y durante más de 10 años se lo ha probado y

perfeccionado a través de innumerables diseños realizados.

El algoritmo básico del programa consiste en el cálculo de las áreas y

centros de gravedad de los contornos que definen la geometría del

problema por medio de coordenadas (x,y) referidas a un sistema de

referencia previamente establecido para cada elemento estructural.

Una vez que se tienen calculadas estas propiedades geométricas, se

calculan volúmenes y pesos. Teniendo en cuenta además las reacciones

provenientes de la superestructura y los empujes de suelo, se establece el

equilibrio de fuerzas y momentos con el objeto de determinar los

coeficientes de seguridad al deslizamiento y al vuelco, así como la

distribución tensional en el suelo de fundación.

Se tienen en cuenta tres combinaciones de carga que se consideran como

críticas:

Grupo I: D + L + CF

Grupo II: D + W

Grupo III: D + L + CF + 0.3*W + WL + LF

donde:

D: Carga muerta.

L: Carga viva.

W: Viento.

WL: Viento en la carga viva.

CF: Fuerza centrífuga.

LF: Fuerzas debidas a frenado.

1.3.1.2.3 Vigas de hormigón pretensado

El diseño de las vigas de hormigón pretensado está basado en las

disposiciones de la norma AASHTO.

La elección de la viga más adecuada para las luces calculadas se ha

basado en un proceso de iteraciones sucesivas donde las alturas

recomendadas por norma sirven como datos de entrada para el cálculo de

esfuerzos y deformaciones aplicados en varios perfiles usuales en nuestro

país, y en pequeñas variaciones de los mismos para determinar aquel que

tenga el comportamiento más óptimo para los diferentes estados de carga

Con formato: Numeración y viñetas





considerados, llegando finalmente al perfil más óptimo para su aplicación

en el proyecto.

1.3.1.3 Control de Calidad

El control de calidad en la construcción esta en función de lo establecido

por la norma AASHTO, en su División II – Construcción.

1.3.1.4 Características de los Materiales

1.3.1.4.1 Hormigones

Los tipos de hormigón serán:

ones para el cálculo de los diferentes elementos son:

Losas, vigas de hormigón armado, estribos: Tipo “A” con resistencia

cilíndrica característica a los 28 días de 210 kg/cm2.

Vigas pretensadas prefabricadas: Tipo “P”, con resistencia cilíndrica

característica a los 28 días de 350 kg/cm2.

1.3.1.4.2 Aceros

Acero estructural grado 60. con Llímite de fluencia de 4200 kg/cm2

1.3.1.52, en los elementos de hormigón armado.

Para los elementos pretensados se utiliza acero de grado 270, con límite de

rotura de 270 ksi (18,958 kg/cm2).

1.3.1.4.3 Terreno de Cimentación

De acuerdo a los estudios de suelos realizados, el orden de las tensiones

admisibles está alrededor de los 2.0 kg/cm2. El diseño de los estribos se realizó

considerando este valor.

Características del relleno:

Se ha considerado el tipo de terreno de acuerdo a los resultados obtenidos

de la mecánica de suelos, los cuales están caracterizados por la tensión

admisible de 2.0 kg/cm2.

Se entiende por tensión admisible del terreno, a la máxima tensión que le

puede transmitir la zapata al terreno de fundación.

Se ha considerado un ángulo de rozamiento con la zapata para cada tipo

de terreno.

Peso específico del suelo de fundación

1800900 kg/m33

Ángulo de rozamiento interno 30º

Talud del terraplén 1V:2H

1.3.1.5 Normas de Diseño

La Norma utilizada es la que adopta el Departamento de Puentes y

Estructuras del Servicio Nacional de Caminos, es decir, la AASHTO.








Complementariamente se utilizó la Norma ACI, con la que la norma AASHTO

está estrechamente vinculada.

Tabla Nº 1.3.1

Resumen de Puentes Diseñados

Progresiva de

Diseño Puente Tipo

Luz

[m]

4+506 Cuarisati Losa 7.90

5+680 Ojo de Agua Losa 8.00

20+274 Común Viga - losa 11.00

41+354 Canto del Agua Losa 8.00

63+271 Choere Pretensado 26.00

Fuente: Elaboración propia

En el Anexo 1.3.1 se adjuntan las memorias de diseño de cada uno de los

puentes mencionados.

1.3.2 ALCANTARILLAS TIPO CAJÓN Y BÓVEDAS

Las alcantarillas cajón son estructuras de forma rectangular cuya función es

conducir y desalojar con la mayor rapidez posible el agua de la quebradas y

ríos que atraviesan la carretera.

Las bóvedas son estructuras cuya sección transversal interior está formada

por tres partes principales, la solera, las paredes verticales de las caras

interiores de los estribos, y sobre éstos un arco circular de medio punto o

rebajado que es el intradós de un arco estructural de sección variable o

constante con espesor mínimo en la clave.

Para el diseño de estas estructuras se tomaron en cuenta los siguientes

factores

Ubicación de la obra.

Verificación hidráulica.

Elección del tipo de obra.

Cálculo dimensional y estructural.

Para la elección del tipo de obra se consideraron los siguientes factores:

Altura de terraplén.

Forma de la sección del cauce.

Pendiente de la plantilla de obra.

Capacidad portante del terreno.

Materiales de construcción disponibles.

1.3.2.1 Parámetros de Diseño

Las alcantarillas tipo cajón y las bóvedas se diseñaron en concordancia con





lo establecido por la Norma AASHTO.

1.3.2.1.1 Materiales

a. Hormigón:

Tipo “A”, resistencia cilíndrca característica a los 28 días de edad f’c = 210

kg/cm2 (alcantarilla).

Tipo “B”, resistencia cilíndrica característica a los 28 días de edad f’c = 180

kg/cm2 (aleros).

b. Acero:

Acero estructural grado 60, con límite de fluencia fy = 4200 kg/cm2.

1.3.2.1.2 Longitud

La longitud de la estructura se define en función de la altura del terraplén y

el talud del mismo.

1.3.2.1.3 Acciones sobre la Estructura

Se ha considerado las siguientes acciones: cargas muertas y cargas vivas.

1.3.2.1.3.1 Cargas Vivas

El efecto de las cargas vivas sobre elementos estructurales enterradas es

variable, pues depende de la velocidad de aplicación de la carga, del tipo

de neumático y del poder de absorción de dicho efecto, del tipo de suelo

de la subrasante, del área sobre el cual gravita la carga, y de la altura del

punto de aplicación de carga.

El efecto de la carga viva y del impacto no son de mucha consideración si

la estructura no se encuentra muy cerca de la subrasante.

Se analiza la acción de la carga viva de un camión tipo MS18 (AASHTO),

considerando que la carga de la rueda se transmitirá al suelo a formando un

cono cuyo ángulo en el vértice es de 90°.

P = 0.40 W

22 h*r*A

A

PS

Donde:

P = Carga de una rueda trasera

A = Area de la base del cono de transmisión de esfuerzos

S = Esfuerzo proporcionado por la carga viva

h = Altura del terraplén

W = Peso camión tipo MS18 (18000 kg)





1.3.2.1.3.2 Cargas Muertas

Las cargas a las cuales las estructuras enterradas quedan sometidas, al estar

al servicio, pueden determinarse por medio de la teoría de A. Marston.

Su clasificación corresponde a conductos en proyección negativa

Se calcula la carga producida por el material de relleno.

Wn = Cn * * B2

Donde:

Wn = Carga sobre el conducto por metro de longitud

= Peso volumétrico del material de relleno (1,800 kg/m3)

Cn = Coeficiente de carga para conductos en proyección

D = Diámetro exterior del conducto ( 8.40 m)

B = Ancho de la zanja en la parte superior (9.0 m.)

H = Altura de la zanja sobre la estructura hasta el terraplén

H’ = Altura de la zanja sobre la estructura hasta el terreno natural

Tabla Nº 1.3.2

Determinación de Cargas Sobre la Estructura

Alcantarillas Cajón y Bóvedas

PROF.

h (m)

CARGA VIVA

S=P/A (kg/m2)

CARGA MUERTA CARGA TOTAL

(kg/m2) H/B H'/B Cn Wn(kg/m2)

0 PUNTUAL 0.70 0.39 - 0.00 PUNTUAL

0.50 PUNTUAL 0.06 0.39 0.06 1,041.43 PUNTUAL

1.00 4,583.652 0.11 0.39 0.11 1,909.29 6,492.94

1.50 2,037.179 0.17 0.39 0.15 2,603.57 4,640.75

2.00 1,145.913 0.22 0.39 0.20 3,471.43 4,617.34

2.50 916.730 0.28 0.39 0.26 4,512.86 5,429.59

3.00 636.618 0.33 0.39 0.30 5,207.14 5,843.76

3.50 467.720 0.39 0.39 0.36 6,248.57 6,716.29

4.00 358.098 0.44 0.39 0.42 7,290.00 7,648.10

4.50 282.941 0.50 0.39 0.48 8,331.43 8,614.37

5.00 229.183 0.56 0.39 0.53 9,199.29 9,428.47

5.50 189.407 0.61 0.39 0.57 9,893.57 10,082.98

6.00 159.155 0.67 0.39 0.63 10,935.00 11,094.15

6.50 135.611 0.72 0.39 0.66 11,455.71 11,591.33

7.00 116.930 0.78 0.39 0.70 12,150.00 12,266.93

7.50 101.859 0.83 0.39 0.73 12,670.71 12,772.57

8.00 89.524 0.89 0.39 0.78 13,538.57 13,628.10

8.50 79.302 0.94 0.39 0.83 14,406.43 14,485.73

9.00 70.735 1.00 0.39 0.90 15,621.43 15,692.16






1.3.2.1.4 Determinación de Esfuerzos

Para la determinación de esfuerzos (momentos, cortantes y normales) se

empleó el paquete computacional STRESS.

1.3.2.2 Diseño

Para el diseño se han considerado las solicitaciones de cada elemento

estructural, es decir: flexión simple, flexo compresión cortante, utilizando las

relaciones que se describen a continuación..

1.3.2.2.1 Flexo compresión

Relaciones para el diseño de elementos sometidos a cargas axiales y de

flexión combinadas (flexo compresión) según el código de la ACI 318-95

empleando gráficos del diagrama de interacción.

Nu

Mue

c'fhb

M

c'fhb

N

32

3

h

e

h

d

fy

c'f3

0.01 0.08

bh2

1'AsAs

Donde:

e: excentricidad

Mu: momento flexionante último

Un: fuerza axial último

b: ancho de la cara en compresión

h: peralte total

d: distancia de la fibra extrema en compresión al centro de refuerzo en

tensión

f’c: resistencia especificada del concreto (kg/cm2)

fy: resistencia característica del acero (kg/cm2)





3: 0.85 para f’c 280 kg/cm2

: se obtiene del diagrama de interacción

As: Acero de refuerzo en tensión

A’s: acero de refuerzo en compresión

As = A’s (armadura simétrica)

1.3.2.2.2 Flexión simple

Los elementos sometidos a esfuerzos axiales se diseñaron de acuerdo a las

siguientes relaciones:

Cuantía necesaria

2necd*b*c'f*

Mu*36.211*

fy

c'f*9.0

Cuantía balanceada

fy

c'f*

fy6115

6115**85.0 1b

Cuantía máxima

máx = 0.75 b

Cuantía mínima

fy

14mín

Acero de refuerzo

As = * b * d

Donde:

f'c: resistencia de compresión del concreto kg/cm2

fy: resistencia característica del acero kg/cm2

Mu: momento último

: factor de reducción de resistencia de flexión ( = 0.9)

b: ancho de la cara de compresión

d: distancia de la fibra extrema en compresión al centro del refuerzo en

tensión

d’: espesor de recubrimiento

1: 0.85 para f’c 280 kg/cm2

b: porcentaje de refuerzo que produce condiciones balanceadas de

deformación





1.3.2.2.3 Cortante

Diseño de secciones transversales sujetas a cortante:

VVu

d*b*c'f*53.0Vc (a)

Ag

Nu*0071.01*d*b*c'f*53.0Vc (b)

si Vu < Vc no se requiere armadura de corte

Vu Vn

Vn = Vc + Vs

d*b*c'f*1.2s

d*fy*AvVs

s

d*fy*Av*VcVu

d*fy*

s*Vc*VuAv

d*b*c'f*85.0*Vc*Vu

Armadura mínima

fy

s*b*5.3minAv

Donde:

Vu: fuerza cortante

Vc: resistencia nominal al cortante proporcionado por el concreto

Ag: área total de la sección

Nu: fuerza axial

Vn: resistencia nominal al cortante

Vs:: resistencia nominal al corte proporcionado por el refuerzo

Av: área de refuerzo por cortante a una distancia s

Relaciones empleadas en el diseño aleros (muros laterales):

B = 0.5H – 0.7H

Empuje (Rankine)





E = ½ w h2 c

2º45tgc 2

1.3.2.3 Estabilidad

Seguridad al vuelco:

2Mv

MeFSV

Seguridad al deslizamiento:

2Fv

FeFSD





Falla de terreno:

Excentricidad:

Fe

MvMe

2

Be

6

Be

Presiones:

admyI

M

A

Fe

adm2B

e*Fe6

B

Fe

Donde:

E: Empuje lateral del terreno

Es: Empuje por sobrecarga

B: Base del estribo

H: Altura del estribo

H: Altura equivalente de sobrecarga

w: peso específico del relleno

c : coeficiente en función del ángulo de fricción interna

: ángulo de fricción interna

FSV: factor de seguridad al vuelco

FSD: factor de seguridad al deslizamiento

Me: momento estabilizante

Me: momento al vuelco

Fe: fuerza estabilizante (suma de fuerzas verticales)

Fv: fuerza al vuelco (suma de fuerzas horizontales)

e: excentricidad

máx: esfuerzo máximo

mín: esfuerzo mínimo

adm: esfuerzo admisible





Tabla Nº 1.3.2

Resumen de Cajones y Bóvedas Diseñadas

Progresiva de

Diseño Tipo

Longitud

[m] Nombre

0+040 2 C1x0.50 12.25

16+180 Bóveda 1x2.50 40.00

17+073 Bóveda 4x4.50 18.00 (Ampliación) Aguayrendita 1

38+888 2 C4x2 26.00 Quebrada Ancha

60+900 Bóveda 5.05x4.50 26.00 Acheral (Variante)

63+200 2 C4x2 13.00

70+900 2 C4x2 37.00


En el Anexo 1.3.2 se presentan las memorias de cálculo de las estructuras

cajón y bóvedas del proyecto.

1.3.3 REHABILITACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES

Producto de la inspección de obras de arte mayor existentes en el proyecto,

el consultor recomienda la rehabilitación de nueve puentes y una bóveda

que serán aprovechados para la carretera mejorada.

Lamentablemente, las obras que serán conservadas para la carretera

pavimentada no disponen de planos conforme a construcción en los

archivos del SEPCAM. El consultor ha revisado con cuidado todos los planos

de puentes proporcionados por el SEPCAM, sin embargo, no ha podido

establecer su verdadera posición respecto de la nomenclatura y progresivas

del estudio realizado, debido a que muchos de los planos revisados son

apócrifos y/o llevan nombres no compatibles con los cursos de agua del

proyecto, situación que pone en duda su utilidad para los fines del proyecto.

Con el fin de establecer una solución práctica al problema presentado, el

consultor ha elaborado una serie de recomendaciones y procedimientos

previos que sólo son posibles de realizar en la etapa de construcción de la

carretera mejorada, con varias tareas de verificación y diagnósticos que

actualmente no son posibles de realizar sin la presencia de equipo

especializado, inalcanzable en esta etapa del proyecto.

Después de la revisión visual de cada parte de las estructuras existentes, el

consultor recomienda mantener, para utilización de la carretera mejorada,

las siguientes estructuras:





Tabla Nº 1.3.3

Listado de estructuras a conservar

Río (Nombre

Estructura)

Progresiva de

Diseño Luz Tipo

Aguayrendita 1 17+073 4.00 H = 3.00 Bóveda HºCº

Aguayrendita 2 17+736 7.00 Vigas y Losa

HºAº

Aguayrendita 3 18+367 7.00 Losa HºAº

Laime 22+289 9.00 Vigas y Losa

HºAº

Río Saladillo (Puente

Caraparí) 24+443.50 2 x 13.00

Vigas y Losa

HºAº

Cortaderal 25+521 8.55 Vigas y Losa

HºAº

Pucal 3 31+710 9.35 Vigas y Losa

HºAº


HºAº


HºAº

Agua Salada (Puente

del Resalto) 41+985 4.50 Losa HºAº


Como se puede observar, el número de estructuras a conservar es muy

importante, y representa una inversión total realizada en los últimos 15 años

por el SEPCAM de aproximadamente 500,000 US$. Su sustitución implicaría

inversiones adicionales no indispensables para el proyecto, sin considerar los

costos de demolición necesarios para sustituirlas.

Por otra parte, casi todas las obras mencionadas pueden ser consideradas

como relativamente nuevas (servicio máximo durante 15 años) en relación a

la vida útil de obras de hormigón, normalmente de unos 40 a 50 años. El

consultor considera que una adecuada rehabilitación y mantenimiento de

las estructuras mencionadas permitirá su utilización durante la vida útil del

proyecto, con los beneficios que implica para el mismo.

Con el fin de establecer una rutina de revisión y decisiones conservadoras, el

consultor ha establecido una política de revisión previa de estas estructuras,

que incluye las siguientes actividades principales:

Limpieza general de la estructura y de sus alrededores.

Relevamiento detallado, con levantamiento de planos topográficos

actualizados a la fecha de inspección, de la estructura completa y de

cada uno de sus elementos constituyentes, y un registro fotográfico

complementario.

Toma de muestras destructivas mediante perforación rotativa con

extracción de testigos de la losa, vigas principales y estribos, y rotura de





probetas para determinar las resistencias reales del hormigón.

Diagnóstico detallado de cada elemento de la estructura, y

levantamiento de planos estructurales de detalle en base de radiografías

y/o picado superficial para descubrir armaduras.

Verificación estructural de funcionamiento con los estados de carga que

se producirán durante la vida útil del proyecto.

Toma de la decisión principal: demoler o mantener la estructura.

En caso de mantener la estructura, detalle de trabajos de rehabilitación:

Tablero

Vigas

Aceras

Barandas

Aparatos de apoyo

Estribos

Pilas

Fundaciones

Solera

Accesos

Presupuesto detallado de rehabilitación (o demolición).

Ejecución.

El consultor considera que la mejor manera de realizar los trabajos de

rehabilitación de estructuras existentes es su ejecución por el contratista.

A continuación, se expone una breve descripción de cada una de las

estructuras mencionadas en la Tabla Nº 1.3.3 y las posibles obras de

rehabilitación determinadas por el consultor como resultado de las

inspecciones realizadas.

1.3.3.1 Bóveda Aguayrendita 1 (Prog. 17+073)

Esta estructura se ubica sobre la Quebrada Aguayrendita. Es una estructura

de bóveda de medio punto, con luz total de 4.00 m, y altura entre solera y

cúspide de la bóveda, de 4.00 m.

Los parantes de la bóveda son muros de hormigón ciclópeo y bóveda del

mismo material. La tapada de la plataforma existente es de

aproximadamente 1.20 m. Los aleros de la bóveda tienen longitud promedio

de 5.50 m y altura en el extremo de 2.00 m

La solera de la bóveda es de terreno natural, y presenta actualmente signos

de erosión por debajo de su nivel original.

La Quebrada Aguayrendita discurre, en el sitio de la bóveda, por terreno





rocoso, con pequeña cobertura de suelo, en consecuencia, su cauce es

también rocoso con escaso material suelto de arrastre.

Los trabajos de rehabilitación previstos para esta estructura son:

Tabla Nº 1.3.4

Bóveda Aguayrendita 1 (17+073)

Trabajos de rehabilitación

Elemento Trabajo Cantidad

Bóveda Reparación superficial 40 m2

Bóveda Ampliación 18 m

Estribos Reparación superficial 40 m2

Aleros Demolición HºCº 33 m3

Aleros Construcción nuevos aleros HºCº 35 m3

Solera Construcción solera HºCº,

espesor 0.50 m 25 m3

Cauce Limpieza del cauce 50 m aguas

arriba y abajo de la bóveda 1,000 m2


1.3.3.2 Puente Aguayrendita 2 (Prog. 17+736)


de losa y vigas, con luz libre de 7.00 m y altura entre solera e intradós de

vigas, de 4.20 m.

Los estribos son de hormigón ciclópeo y disponen de aleros de longitud

promedio 5.50 m y altura en el extremo de 2.50 m.

El sistema estructural de la superestructura está constituido por 3 vigas

longitudinales de hormigón armado de 1.05 m de alto, unidas por

diafragmas transversales, sobre las que apoya la losa del puente, de 0.25 m

de espesor. No se aprecian los aparatos de apoyo, sin embargo, se puede

suponer que existe un aparato de neopreno debajo de cada viga

longitudinal en cada extremo.

La plataforma del puente tiene 7.00 m de ancho útil y dos aceras en

voladizo de 0.65 m y espesor 0.15 m. Cada voladizo dispone de un

barandado de hormigón armado tipo P-3, de 8.50 m de longitud y 0.95 m de

altura.

La solera de la quebrada debajo del puente es de terreno natural, y

presenta actualmente signos de erosión por debajo de su nivel original.

La Quebrada Aguayrendita discurre, en el sitio del puente, por terreno

rocoso, con pequeña cobertura de suelo, en consecuencia, su cauce es

también rocoso con escaso material suelto de arrastre.






Tabla Nº 1.3.5

Puente Aguayrendita 2 (17+736)



Tablero

Reconstrucción de plataforma, previa

demolición de 3 cm de espesor por

debajo de armadura superior

62.5 m2

Tablero Reparación juntas 15.0 m

Tablero Mantenimiento drenaje 6 pzas.

Vigas Reparación superficial 48.0 m2

Losa Limpieza y reparación superficial

intradós 51.0 m2

Aceras Reparación superficial, todas las caras 27.0 m2

Barandas Limpieza y reparación superficial 17.0 m

Aparatos de

apoyo Limpieza y mantenimiento 6 pzas.

Estribos y aleros Limpieza y reparación superficial 150.0 m2

Solera Construcción solera HºCº, espesor 0.80

m 50 m3

Entrada/salida Construcción de colchoneta de

protección, espesor 0.50 m 35 m3

Cauce Limpieza del cauce, 50 m aguas

arriba y abajo del puente 1,500 m2


1.3.3.3 Puente Aguayrendita 3 (Prog. 18+367)


de losa, con luz libre de 7.00 m y altura entre solera e intradós de losa, de

5.05 m.


promedio 6.10 m y altura menor 2.50 m.

El sistema estructural de la superestructura está constituido por una losa de

hormigón armado de 0.40 m de espesor, apoyada en los estribos. No se

aprecian aparatos de apoyo, sin embargo, se puede suponer que existe al

menos un apoyo longitudinal de cartón asfáltico en cada extremo.


voladizo de 0.60 m y espesor 0.15 m. No dispone de barnadados.



La Quebrada Aguayrendita discurre, en el sitio del puente, por terreno

rocoso y sedimentario, con cobertura limitada de suelo, en consecuencia, su

cauce es también rocoso con algún material suelto de arrastre.






Tabla Nº 1.3.6

Puente Aguayrendita 3 (18+367)



Tablero


demolición de 3 cm de espesor


55.0 m2




intradós 54.0 m2


Barandas Construcción de barandas nuevas

metálicas tubulares 15.0 m

Aparatos de

apoyo Limpieza y mantenimiento 15.2 m


Solera Construcción solera HºCº, espesor 0.80

m 47 m3


protección, espesor 0.50 m 28 m3

Muros de encauce Reconstrucción de muros colapsados

a la entrada de la obra

Ver obras

complementarias

Cauce Limpieza del cauce, 50 m aguas

arriba y abajo del puente 1,500 m2


1.3.3.4 Puente Laime (Prog. 22+289)

Esta estructura se ubica sobre el río Laime. Es una estructura de losa y vigas,

con luz libre de 9.00 m y altura entre solera e intradós de vigas, de 4.20 m.




longitudinales de hormigón armado de 0.40 x 0.80 m, unidas por diafragmas

transversales, sobre las que apoya la losa del puente, de 0.25 m de espesor.

No se aprecian los aparatos de apoyo, sin embargo, se puede suponer que

existe un aparato de neopreno debajo de cada viga longitudinal en cada

extremo.


voladizo de 0.50 m y espesor 0.20 m. Dispone de barnadados tipo P-3 y

longitud total de 8.50 m y altura de 0.90 m.

Se recomienda especial atención al diagnosticar este puente, ya que

presenta signos de deterioro avanzado en barandas, tablero y en el intradós

de vigas, donde se pueden observar cangrejeras y armaduras descubiertas





en franco estado de oxidación. En opinión del consultor, los deterioros son

causados por una mala ejecución de obra.



El río Laime discurre, en el sitio del puente, por terreno sedimentario, con

escaso componente granular, en consecuencia, su cauce es arenoso

gravoso.

Finalmente, se observan algunos daños en la plataforma del acceso

derecho (lado Palos Blancos) debido a la existencia de un meandro que

produce ataque de aguas en el terraplén de la carretera.


Tabla Nº 1.3.7

Puente Laime (22+289)



Tablero




62.0 m2





intradós 60.0 m2


Barandas

Demolición total de barandas

existentes y construcción de barandas

nuevas tipo P-3

16.0 m

Aparatos de



Solera Construcción de solera de

colchonetas, espesor 0.50 m 77 m3


protección, espesor 0.50 m 46.5 m3

Muros de encauce Construcción de muros de encauce Ver obras

complementarias

Cauce Limpieza del cauce 50 m aguas arriba

y abajo del puente 2,000 m2






1.3.3.5 Puente Caraparí (Prog. 24+443.50)

Esta estructura se ubica sobre el río Saladillo, muy cerca de su confluencia

con el río Caraparí. Es una estructura de losa y vigas, con luz libre de dos

tramos de 13.00 m y altura entre solera e intradós de vigas, de 6.30 m.

Los estribos son de hormigón armado y ciclópeo y disponen de aleros de

longitud promedio 13.30 m y altura menor 3.20 m.


longitudinales acarteladas de hormigón armado de 0.50 x 1.30 m de altura

menor y 1.50 m de altura mayor, en dos tramos isostáticos de 13.00 m de luz

libre, unidas por diafragmas transversales, sobre las que apoya la losa del

puente, de 0.25 m de espesor. No se pudieron inspeccionar los aparatos de

apoyo debido a la gran altura de los estribos, sin embargo, se pudo observar

de lejos que existe un aparato de neopreno debajo de cada viga

longitudinal en cada extremo.


voladizo de 0.65 m y espesor 0.15 m. Dispone de barnadados tipo P-3 y

longitud total de 28.00 m y altura 0.95 m.

Se recomienda especial atención al diagnosticar este puente, ya que

presenta huellas del tránsito de una avenida extraordinaria que

eventualmente habría alcanzado a la parte inferior de la plataforma. Se

tienen referencias de la destrucción parcial y posterior reconstrucción de los

terraplenes de acceso. También se puede apreciar que los aleros no cierran

con el terreno natural de las márgenes y falta relleno detrás de los mismos.

La solera del río debajo del puente es de terreno natural, y presenta

actualmente signos de socavación limitada por debajo de su nivel original.

El río Saladillo discurre, en el sitio del puente, por terreno rocoso y

sedimentario, con importante contenido granular, en consecuencia, su

cauce es rocoso gravoso, y constituirá eventualmente un yacimiento de

préstamo de material granular para el proyecto.


Tabla Nº 1.3.8

Puente Caraparí (24+443.50)



Tablero

Reconstrucción l de plataforma,

previa demolición de 3 cm de espesor

por debajo de armadura superior

203.00 m2




Losa Limpieza y reparación superficial 406.0 m2






intradós


Barandas Reparación superficial y limpieza 56.0 m

Aparatos de



Estribos y aleros Reparación e inyección de fisuras 20 m2


complementarias




1.3.3.6 Puente Cortaderal (Prog. 25+521)

Esta estructura se ubica sobre el río Cortaderal, cerca de las poblaciones de

Cortaderal y Fuerte Viejo, y cerca de su confluencia con el río Saladillo. Es

una estructura de losa y vigas, con luz libre de 8.55 m y altura entre solera e

intradós de vigas, de 2.50 m.








extremo.


voladizo de 0.60 m y espesor 0.15 m. No dispone de barandados.


presenta actualmente signos de socavación por debajo de su nivel original.

El río Cortaderal discurre, en el sitio del puente, por terreno sedimentario, con

componente rocoso y contenido moderado granular, en consecuencia, su

cauce es rocoso arenoso gravoso.

Finalmente, se observan algunos daños en la plataforma del acceso

izquierdo (lado Palos Blancos) debido a la existencia de un meandro que







Tabla Nº 1.3.9

Puente Cortaderal (25+521)



Tablero



debajo de la armadura superior

74.0 m2





intradós 58.0 m2



tubulares metálicas 20.8 m

Aparatos de








complementarias




1.3.3.7 Puente Pucal 3 (Prog. 31+716.50)

Esta estructura se ubica sobre el río Pucal, cerca de su confluencia con el río

Saladillo. Es una estructura esviajada de losa y vigas, con luz libre de 9.35 m y

altura entre solera e intradós de vigas, de 3.20 m.







existe un aparato debajo de cada viga longitudinal en cada extremo.



La solera de la quebrada debajo del puente es de terreno natural, y no


El río Pucal discurre, en el sitio del puente, por terreno sedimentario y





contenido moderado granular, en consecuencia, su cauce es arenoso

gravoso.

Finalmente, se observan algunos deterioros en la plataforma del acceso

izquierdo (lado Palos Blancos) debido a la existencia de un meandro que



Tabla Nº 1.3.10

Puente Pucal 3 (31+716.50)



Tablero




82.0 m2





intradós 58.0 m2




Aparatos de








complementarias




1.3.3.8 Puente Pucal 2 (Prog. 33+614)

Esta estructura se ubica sobre el río Pucal. Es una estructura esviajada de

losa y vigas, con luz libre de 9.65 m y altura entre solera e intradós de vigas,

de 3.22 m.


promedio 5.90 y 8.60 m, y altura menor 2.00 m.










extremo.







gravoso.


Tabla Nº 1.3.11

Puente Pucal 2 (33+614)



Tablero




75.0 m2





intradós 59.0 m2




Aparatos de




colchonetas, espesor 0.50 m 41.0 m3




complementarias




1.3.3.9 Puente Pucal 1 (Prog. 34+311)

Esta estructura se ubica sobre el río Pucal. Es una estructura esviajada de

losa y vigas, con luz libre de 11.60 m y altura entre solera e intradós de vigas,

de 3.35 m.






promedio 6.10 m, y altura menor 2.50 m.






extremo.







gravoso.


Tabla Nº 1.3.12

Puente Pucal 1 (34+311)



Tablero




82.0 m2





intradós 69.0 m2




Aparatos de








complementarias








1.3.3.10 Puente Agua Salada (Prog. 41+985)

Esta estructura se ubica sobre la Quebrada Agua Salada. Es una estructura

esviajada de losa, con luz libre de 4.50 m y altura entre solera e intradós de

losa, de 4.00 m.


promedio 3.00 y 11.50 m, y altura menor 2.00 m.

El sistema estructural de la superestructura está constituido por una losa llena

de hormigón armado de 0.20 m de espesor. No se aprecian los aparatos de

apoyo, sin embargo, se puede suponer que existe un apoyo longitudinal de

cartón asfáltico en cada extremo de la losa.

La plataforma del puente tiene 8.60 m de ancho útil y dos bordillos de

hormigón armado de 0.20 x 0.40 m. No dispone de barandados.


presenta actualmente signos de socavación moderada por debajo de su

nivel original. La obra de salida de esta obra fue destruida por efecto de las

avenidas, y presenta signos de erosión muy importante, por lo que será

necesario ejecutar una nueva obra de amortiguación de energía aguas

abajo del puente.

La Quebrada Agua Salada discurre, en el sitio del puente, por terreno

sedimentario con contenido moderado granular, en consecuencia, su

cauce es arenoso gravoso.


Tabla Nº 1.3.12

Puente Agua Salada (41+985)



Tablero




39.0 m2




intradós 41.0 m2

Bordillos Reparación superficial, todas las caras 15.0 m2



Aparatos de

apoyo Limpieza y mantenimiento 18.0 m




Entrada Construcción de colchoneta de 8.0 m3






protección, espesor 0.50 m

Salida Construcción de resalto amortiguador Ver obras

complementarias


complementarias




1.3.4 DEMOLICIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES

Algunas de las estructuras existentes deberán ser demolidas para permitir la

construcción de las obras nuevas proyectadas en el presente estudio.

El detalle de las obras a demoler se presenta en las tablas a continuación.

Tabla Nº 1.3.13

Listado de estructuras mayores a demoler

Río (Nombre

Estructura)

Progresiva de

Diseño Luz Tipo

Cuarisati 4+506 7.90 m, H = 3.10 m Puente losa de

HºAº

Canto del Agua 41+354 5.50 m, H = 1.80 m Vigas y Losa

HºAº


Tabla Nº 1.3.14

Detalle de demoliciones

Río (Nombre

Estructura)

Progresiva de

Diseño

Demolición

tablero de HºAº

(m3)

Demolición de

estribos de HºCº

(m3)

Cuarisati 4+506 23.9 138.0

Canto del Agua 41+354 19.1 41.0


dis puente

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