instituto politÉcnico nacional · 2017. 1. 10. · al desarrollarse la tecnología del concreto...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

UNIDAD ZACATENCO

“PROYECTO DEL PUENTE VEHICULAR SAN BLAS, DE LA

CARRETERA TEPIC – MAZATLÁN, KM 62+745.00”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

I N G E N I E R O C I V I L

PRESENTA:

JOSÉ ALFREDO OCHOA GODÍNEZ

ASESOR:

ING. JOEL GONZÁLEZ TORAL

MÉXICO, D.F. MARZO DE 2014

A G R A D E C I M I E N T O S

A mis padres, el Sr Salvador Ochoa Cruz y la Sra. Rosa Godínez Juárez, que con sus consejos y

enseñanzas me guiaron a llevar un buen camino en mi vida, la muestra es este documento que marca

la etapa de gloria al esfuerzo y dedicación que muy humildemente se me inculco.

Le doy gracias desde el fondo de mi corazón a mi esposa Sofía Fabiola Cerón Cárdenas quien se

encargo de inyectar energía e impulsarme cada día para lograr las metas propuestas, mi más sincero

respeto y admiración por el esfuerzo que pone en su vida profesional, como madre y como hija quien

es pilar de su familia.

Un beso a mis hijos Elliut Ochoa Cerón y Kitsia Tsunami Ochoa Cerón que entre lagrimas y risas han

soportado las debilidades y fortalezas de su padre, pero lo mas importante, viven la experiencia de

llegar juntos al final de una carrera profesional y les deja la enseñanza que todo es posible cuando se

quiere.

Un abrazo y mi sincero agradecimiento a mi amigo el Ing. . Joel Gonzales Toral quien amablemente

dedico su tiempo para el asesoramiento de esta tesis, que surgió de una platica y llego a la conclusión

de mandar a la sociedad un ingeniero civil que egresa de la formación académica del Instituto

Politécnico Nacional .

“ El esfuerzo y sacrificio de mis padres es el reflejo de lo que soy ahora “

JOSE ALFREDO OCHOA GODINEZ

98310964

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PUENTE VEHICULAR “SAN BLAS”

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CONTENIDO

I. INTRODUCCION …………………………………………………………………. 3

I.1 Historia de los puentes en México y en el mundo……………….... 3

I.2 Antecedentes………………………………………………………….. 9

I.3 Estudios de factibilidad del proyecto carretero donde se ubicará el

puente …………………………………………………………………. 11

I.4 Características geométricas del tramo de localización del cruce .. 15

II. ESTUDIOS DE CAMPO…………………………………………………………... 16

II.1 Estudios topográficos…………………………………………………. 16

II.2 Estudios hidráulicos…………………………………………………… 17

II.3 Estudios de cimentación (Mecánica de suelos)…………………… 19

II.4 Estudios de construcción…………………………………………….. 22

II.5 Estudios de transito………………………………………………….. 23

III. ELECCION DEL TIPO DEL PUENTE…………………………………………. 24

III.1 Determinación de la longitud del puente, a partir de las condi-

ciones topo-hidráulicas……………………………………………….. 24 III.2 Determinación del tipo de cimentación y la profundidad de desplante, en base a las recomendaciones de los estudios de mecánica de suelos…………………………………………………… 27 III.3 Determinación de los claros parciales y la elevación de la rasante……………………………………………………………………. 28 III.4 Elección del tipo de subestructura y superestructura……………… 30 III.5 Elaboración de anteproyectos……………………………………….. 31 III.6 Elección del proyecto definitivo……………………………………… 35

IV. ANALISIS Y DISEÑO…………………………………………………………….. 36

IV.1 Comentario de las principales especificaciones en que se ba-

sara el proyecto y los criterios a seguir en las partes de análisis

de diseño…………………………………………………………….. 36 IV.2 Datos del proyecto…………………………………………………. 36 IV.3 Análisis longitudinal por sismo.…………………………………... 37

IV.4 Superestructura…………………………………………………......... 41 IV.4.1 Análisis y diseño de la losa...……………………………... 41 IV.4.2 Análisis y diseño de trabes………………………………… 54 IV.4.3 Análisis y diseño de diafragmas.………………………….. 105

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IV.5 Subestructura…………………………………………………………. 105 IV.5.1 Datos de caballetes y de la pila……………………….. 110 IV.5.2 Análisis y diseño de los caballetes (estribos) y de la pila 117 IV.5.3 Análisis de cargas consideradas……………………....... 196 IV.5.4 Análisis sísmico………………………………………......... 196 IV.5.5 Grupo de cargas consideradas…………………………... 196

V. ELABORACIÓN DE PLANOS………………………………………………….. 197

V.1 Elaboración de planos respectivos para cada uno de los ele-

mentos que forman la estructura general del puente…………… 197

V.2 Elaboración del plano general con datos, especificaciones,

recomendaciones de construcción y cantidades totales de la obra…………………………………………………………………… 198

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………………… 199

VI.1 Conclusiones………………………………………………………… 199

VI.2 Recomendaciones………………………………………………….. 200

VII. RECOMENDACIONES………………………………………………………… 201

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I.- INTRODUCCIÓN

I.1 Historia de los puentes en México y en el mundo.

La definición de puente puede ser tan simple o tan compleja como uno se imagine, un puente simplemente puede ser el medio para llegar de un punto a otro salvando un obstáculo o puede ser considerada toda una obra de arte no solo por la función que realiza sino por la estética y la imagen que puede dar.

Necesidad es la madre de la invención. Partiendo de esto el puente nace a partir de la simple necesidad de librar un claro o un obstáculo para poder llegar al lugar deseado, tal vez sin pensarlo el hombre primitivo cruzó un árbol derribado y a partir de ello empezó a derribar árboles para librar vados, ríos, etc.

A través del tiempo, los puentes han ido desarrollándose de diferentes materiales, de acuerdo a las necesidades y diferentes condiciones bajo las que se proyecta. Con ayuda de la tecnología se han creado nuevos y mejores proyectos, no solo en materiales, sino en diseños, estética y funcionalidad.

El arte de construir puentes tiene su origen en la misma prehistoria. Puede decirse que nace cuando un buen día se le ocurrió al hombre prehistórico derribar un árbol en forma que, al caer, enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que deseaba establecer un vado. La genial ocurrencia le eximía de esperar a que la caída casual de un árbol le proporcionara un puente fortuito. También utilizó el hombre primitivo losas de piedra para salvar las corrientes de pequeña anchura cuando no había árboles a mano. En cuanto a la ciencia de erigir puentes, no se remonta más allá de un siglo y nace precisamente al establecerse los principios que permitían conformar cada componente a las fatigas que le sometieran las cargas.

El arte de construir puentes no experimentó cambios sustanciales durante más de 2000 años. La piedra y la madera eran utilizadas en tiempos napoleónicos de manera similar a como lo fueron en época de Julio Cesar e incluso mucho tiempo antes. Hasta finales del siglo XVIII no se pudo obtener hierro colado y forjado a precios que hicieran de él un material estructural accesible y hubo que esperar casi otro siglo a que pudiera emplearse el acero en condiciones económicas.

Al igual que ocurre en la mayoría de los casos, la construcción de puentes ha evolucionado paralelamente a la necesidad que de ellos se sentía. Recibió su primer gran impulso en los tiempos en que Roma dominaba la mayor parte del mundo occidental. A medida que sus legiones conquistaban nuevos países, iban levantando en su camino puentes de madera más o menos permanentes; cuando construyeron sus calzadas pavimentadas, alzaron puentes de piedra labrada. La red de comunicaciones del Imperio Romano llegó a sumar 90,000 km de excelentes carreteras.

A la caída del Imperio sufrió el arte un grave retroceso, que duró más de seis siglos. Si los romanos tendieron puentes para salvar obstáculos a su expansión, el hombre medieval vela en los ríos una defensa natural contra las invasiones. El puente era, por tanto, un punto débil en el sistema defensivo feudal. Por tal motivo muchos puentes fueron desmantelados y los pocos construidos estaban defendidos por fortificaciones. A fines de la baja Edad Media renació la actividad constructiva, principalmente merced a la labor de los Hermanos del Puente, rama benedictina. El progreso continuó ininterrumpidamente hasta comienzos del siglo XIX.

La locomotora de vapor inició una nueva era al demostrar su superioridad sobre los animales de tiro. La rápida expansión de las redes ferroviarias obligó a un ritmo paralelo en la construcción de puentes

sólidos y resistentes. Por último, el automóvil creó una demanda de puentes jamás conocida. Los impuestos sobre la gasolina y los derechos de portazgo necesarios para su financiación y en sólo unas décadas se construyeron más obras notables de esta clase que en cualquier siglo anterior. El gran número de accidentes ocasionados por los cruces y pasos a nivel estimuló la creación de diferencias de nivel, que tanto en los pasos elevados como en los inferiores requerían el empleo de puentes. En una autopista moderna todos los cruces de carreteras y pasos a nivel son salvados por este

procedimiento.


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HISTORIA DE LOS PUENTES EN MEXICO

Al desarrollarse la tecnología del concreto reforzado, empezaron a construirse estructuras complejas con este material. Al principio, únicamente losas planas de 10 m de claro máximo y, posteriormente, losas sobre varias nervaduras hasta de 15 m de claro. Para claros mayores se seguía recurriendo al acero estructural.

Sin embargo, pronto se observó que el concreto era un material mucho más económico que el acero, porque se fabricaba al pie de la obra con elementos locales. La Secretaria de Comunicaciones fue pionera en México en la instalación de laboratorios para el control de calidad de los materiales de la construcción y para la implantación de las normas correspondientes. El desarrollo de esta tecnología permitió obtener concretos de mayor resistencia y de mayor confiabilidad.

Por otra parte, la aplicación del concreto reforzado en los puentes comunes de claros pequeños y modernos, se hizo, prácticamente general. Al observarse la gran influencia que los moldes tenían en el precio unitario del concreto surgió la superestructura de solo dos nervios, innovación nacional respecto a la práctica de la época.

Aunque la idea del concreto presforzado es muy antigua, no pudo materializarse en las obras de ingeniería civil mientras no se desarrollarán los concretos y aceros de alta resistencia que, por una parte, permitían la aplicación de grandes fuerzas externas y, por la otra, reducían las pérdidas que esas fuerzas experimentaban, como consecuencia de las deformaciones diferidas.

La aplicación del concreto presforzado a los puentes se da, por primera vez, en Europa, al término de la segunda guerra mundial y se ve impulsada en ese continente, por la necesidad de reconstruir numerosos puentes destruidos por la guerra.

En México, la aplicación de esa nueva tecnología fue relativamente temprana, El puente Zaragoza, sobre el río Santa Catarina, en la ciudad de Monterrey fue el primer puente de concreto presforzado del continente americano, construido en 1953 bajo la dirección exclusiva de ingenieros mexicanos, que idearon un sistema original para el sistema de anclaje de los cables de presfuerzo y comprobaron la validez de sus cálculos con la realización de una prueba de carga sobre una viga de escala natural.

Pocos años después, en 1957, se construyó el puente sobre el río Tuxpan, en el acceso al puerto del mismo nombre, en el estado de Veracruz que constituye otra primicia de la ingeniería mexicana en el continente americano, ya que fue la primera obra de este lado del océano en que se aplicó el sistema de dovelas en doble voladizo. El puente tiene claros de 92 m y es de tipo Gerber, con articulaciones metálicas al centro de los claros. El concreto se presforzó con barras de acero redondo y, durante la construcción, se tuvieron diversos problemas por la falta de experiencia en este sistema de construcción, al grado que para la primera dovela en voladizo se requirieron 45 días, en tanto que, para las últimas, el tiempo se acorto a 10 días.

El incremento de la industria del presfuerzo y la prefabricación permitió el empleo cada vez más frecuente de vigas presforzadas y prefabricadas en los puentes. Con estos elementos se evitaban las obras falsas y se reducían los tiempos de construcción. Al principio, este tipo de estructuras se veía limitado en su aplicación por falta de personal calificado y por dificultades para el transporte de los elementos hasta el sitio de las obras, pero esas limitaciones fueron superadas al irse desarrollando el país.


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Uno de los puentes más importantes en los que por primera vez se aplica en forma intensiva el uso de vigas prefabricadas presforzadas es el que cruza el río Coatzacoalcos y que permite el paso de la carretera costera del golfo y del ferrocarril. Durante varios años, este puente, con una longitud

de, aproximadamente, 1 Km fue el más largo de México.

En lo que se refiere a los puentes de acero estructural, se tiene un avance importante cuando se empieza a aplicar la soldadura en la ejecución de juntas, como lo ocurrido a mediados de la década de los 50’s que permitió la construcción de estructuras más ligeras, en el puente de Chinipas del ferrocarril Chihuahua-Pacifico, se construyeron uniones remachadas y soldadas en una armadura de tres tramos continuos de paso superior y con un sistema ingenioso de montaje.

Otro avance en estructuras de acero se tuvo al introducir en ellas un presfuerzo exterior, que permite la optimización de la sección transversal, reduciendo el peso propio de la superestructura. El puente de Tuxtepec está constituido por tramos libremente apoyados formados por losas de concreto reforzado sobre trabes de acero soldadas, presforzadas.

Especialmente sobresaliente dentro de las estructuras de acero son los puentes Fernando Espinosa y Mariano García Sela, que fueron los primeros en que se diseñó en México un sistema de piso con placa ortotrópica. Este tipo de estructuras permite una considerable reducción del peso propio, ya que la placa de la calzada, además de recibir las cargas vivas, trabaja como patín superior de las costillas, las piezas del puente y las trabes maestras. El sistema es, además, altamente eficiente y optimiza el empleo del acero. En estos puentes, las conexiones fueron remachadas en las trabes maestras construidas por segmentos en voladizo- y soldadas en el sistema de piso ortotrópico

HISTORIA DE LOS PUENTES EN EL MUNDO

A lo largo de la Historia se han empleado cuatro materiales básicos para construir puentes: la madera, la piedra, el hierro y el hormigón. A estos cuatro hay que añadir otros dos que se han empleado con menor frecuencia: el ladrillo, hecho de arcilla cocida; y el aluminio, que se ha utilizado excepcionalmente para construir puentes o partes de ellos. Actualmente se están utilizando también materiales compuestos, formados por fibras de materiales muy resistentes incluidos en una matriz de resina, pero todavía estamos lejos de que estos materiales puedan competir en los puentes con los materiales actuales

Los dos primeros, la madera y la piedra, se pueden considerar naturales porque se obtienen directamente de la naturaleza y se utilizan sin ninguna transformación, únicamente es necesario darles forma. Los otros dos, el hierro y el hormigón, son artificiales, porque las materias primas extraídas de la naturaleza requieren transformaciones más o menos complejas que cambian sus propiedades físicas.

Los cuatro materiales básicos han dado lugar a variantes y elementos compuestos que, extrapolando el significado de la palabra material, podemos considerarlos nuevos materiales. Los materiales han tenido y tienen una importancia decisiva en la configuración de las estructuras y por tanto de los puentes. Por ello la historia de estos se puede dividir en dos grandes periodos: el periodo de los puentes de piedra y madera y el periodo de los puentes de hierro y hormigón.

En el primer periodo se utilizaron los dos materiales que hemos considerado naturales, la piedra y la madera. Se utilizó también el ladrillo, pero los puentes de este material se pueden incluir como subgrupo de la piedra; el ladrillo, para el constructor de los puentes, es un pequeño sillar con el que se pueden hacer arcos de dovelas yuxtapuestas: por tanto la morfología de los puentes de ladrillo es la misma que la de los puentes de piedra. Con piedra y madera se construyeron muchos puentes; de piedra se conservan muchos porque es

un material durable, pero en cambio de madera se conservan muy pocos porque es un material que se degrada con facilidad si no se trata, y es muy vulnerable al fuego, al interperismo y a las avenidas de los ríos. En este primer periodo, la tecnología de los puentes estaba poco desarrollada, y por ello los materiales tenían una influencia decisiva en su configuración.


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En el segundo período, el de los puentes metálicos y de hormigón, los materiales también tuvieron gran importancia en la configuración de los puentes, pero tanto o más que ellos han tenido las distintas estructuras, que tuvieron un espectacular desarrollo en el siglo XIX, y ello dio lugar a procesos casi-independientes de cada equipo; por ello su evolución y desarrollo lo hemos estudiado según las diferentes estructuras, subdividiéndolos en los distintos materiales

El hierro fundido se empezó a utilizar como material de construcción a finales del siglo XVIII y ello supuso una auténtica revolución en los puentes; puede establecerse que este hecho dio lugar a un nuevo período de su historia. Se utilizó inicialmente en forma de piezas fundidas que se ensamblaban en obra mediante pernos. Del hierro dulce fundido se pasó a mediados de siglo XIX al hierro forjado, de mayor resistencia y de regularidad, y a finales del mismo siglo al acero, que superó a los dos anteriores en resistencia y calidad.

El nuevo material, el hierro, fue la causa primera, aunque no la única, del espectacular, desarrollo que se produjo en los puentes durante el siglo XIX.

A finales del s. XIX apareció el hormigón, piedra artificial, más concretamente un conglomerado, que permitió hacer arcos mayores que los de piedra natural. Este nuevo material dio lugar muy pronto a un nuevo sistema de hacer estructuras: el hormigón armado, una colaboración entre el hierro y el hormigón, que permite construir vigas de luces considerables y afinar las dimensiones de los arcos, lo que no es posible con el hormigón en masa ni con la piedra. El hormigón armado se puede considerar un nuevo material, se le da a esta palabra un sentido más amplio que el que define el Diccionario de la Real Academia. Posteriormente, al terminar la primera mitad del siglo XX, apareció el hormigón pretensado, una forma de colaboración más perfecta entre el acero y el hormigón, que amplió extraordinariamente las posibilidades del hormigón armado. Contemporáneas del hormigón pretensado son las estructuras mixtas, otra forma de colaboración del acero y el hormigón, pero en este caso los dos materiales no se mezclan tan íntimamente, sino que se yuxtaponen. Se han hecho muchas tentativas de utilizar aleaciones de aluminio en la construcción de puentes por su mayor resistencia específica (fuerza resistida por unidad de peso y longitud) que el acero, debido a su ligereza, y de hecho se han construido puentes de este material; pero son casos aislados a causa de su precio, de las dificultades que plantea la unión de las piezas, y los problemas que han causado. Su ligereza lo ha hecho siempre atractivo, especialmente en los puentes móviles que son en los que más se ha utilizado este material; uno de ellos es el de Banbury, un pequeño puente móvil en Oxfordshire, Inglaterra. El puente de Hendon Dock en Inglaterra es el primer puente móvil cuya estructura es toda de aluminio; es un puente basculante de doble hoja, de 27 m de luz; se terminó en 1948. Su vida ha sido corta, porque se sustituyó en 1976 a causa de la corrosión que se había producido en el aluminio. En 1950 se terminó en Canadá el puente arco de Arvida, la ciudad de la industria del aluminio, sobre la garganta del río Saguenay, hecho totalmente de aluminio. Tiene 91,5 m de luz y es, seguramente, el mayor puente de este material que se ha hecho en el mundo. En otros puentes se ha utilizado el aluminio únicamente en la plataforma de la calzada, con vigas principales de acero; así es el puente de la esclusa de Zandvliet en Bélgica de 63 m de luz. También es de aluminio una pasarela en Düsseldorf de 52 m de luz, construida en 1953. En 1933 se sustituyó la plataforma del puente de Smithfield sobre el río Monongahela en Pittsburgh por una estructura de vigas de aluminio para reducir su peso y mejorar su capacidad de carga. Pero en 1936 se descubrieron fisuras en las vigas de aluminio, atribuidas a problemas de fatiga.

Actualmente en los Estados Unidos se está volviendo a estudiar la posibilidad de sustituir plataformas de puentes con estructuras de aluminio, y recientemente se ha sustituido la de un puente colgante de 97 m de luz, el Corbin Bridge en el estado de Pensylvania, que se hizo hace 60 años. En Tennessee hay un programa de cinco años de investigaciones sobre plataformas de aluminio, porque se considera que pueden ser competitivas con las de hormigón o metálicas.


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Los nuevos materiales que han ido apareciendo a lo largo de la Historia, han dado lugar a innovaciones en los puentes, y a evoluciones de su tipología para adaptarse a sus características. Al aparecer un nuevo material, los primeros puentes que se construyen con él se proyectan con los tipos y formas de los anteriores, que se habían hecho con otros materiales. Toda innovación tecnológica produce desorientación inicial, pero al irse desarrollando la tecnología del nuevo material, los puentes van evolucionando hasta llegar a su madurez, y en ella se consigue una adecuación de materiales, estructuras y formas. Los primeros puentes de hierro imitaron a los de piedra y madera, y los primeros de hormigón a los metálicos; muchos de los primeros puentes de hormigón armado se hicieron con vigas trianguladas, pero pronto se dejaron de utilizar porque se impusieron las vigas de alma llena, más adecuadas a este material.

El material es fundamental en la concepción de un puente, porque sus posibilidades resistentes son la que determinan las dimensiones de cada uno de los elementos que lo componen, e influye decisivamente en la organización de su estructura. Además de ello, el material tiene unas posibilidades tecnológicas determinadas en lo que se refiere a fabricación, uniones, formas de los elementos básicos, etc., que son fundamentales a la hora de proyectar un puente.

Pero lo expuesto anteriormente no nos debe llevar a la idea de que los materiales determinan unívocamente los tipos de puentes; dentro de las posibilidades de cada uno de ellos cabe distintos tipos y distintas formas, como fácilmente se puede comprobar si observamos un conjunto de puentes de un mismo material, hechos en diferentes épocas, con diferentes condiciones del medio, o proyectados por distintas personas. Excepcionalmente, en los puentes de piedra sólo cabe un tipo de estructura: el arco de dovelas yuxtapuestas; pero entre ellos hay diferencias sustanciales de forma, y esto se puede comprobar también si observamos unos cuantos de ellos de distintos períodos, tamaños, morfologías del cauce, etc. El desarrollo de las tecnologías de los distintos materiales ha hecho que las estructuras de los puentes tengan cada vez más posibilidades, lo que ha permitido una mayor diversidad de formas y hacer puentes de hormigón y acero, hasta el grado de que a veces es difícil a distancia saber de qué material están hechos, especialmente en las vigas continuas con sección en cajón de alma llena, metálicas o de hormigón, que se pueden confundir con facilidad si su color es análogo. Un ejemplo muy ilustrativo de esta similitud, es el puente Colonia-Deutz, sobre el Rhin, Alemania, una viga metálica continua de canto variable de 185 m de luz máxima, construida en 1948. Años después, en 1980, el puente se ensanchó, con una viga continua igual a la anterior pero de hormigón.

Cronológicamente los puentes metálicos han ido siempre por delante de los de hormigón, porque se iniciaron aproximadamente un siglo antes. También han ido siempre por delante en dimensiones, es decir, en sus posibilidades para salvar luces mayores, porque el acero es un material con mayor resistencia específica que el hormigón. La resistencia específica del material es la que determina en mayor medida las posibilidades de las estructuras. De ella dependen las luces máximas que se pueden alcanzar en los puentes de cada tipo de estructura; en primer lugar porque la luz límite, es decir la máxima que puede soportar su propio peso, es función de esta resistencia; y en segundo lugar porque influye decisivamente en los procedimientos de construcción. A igualdad de luz, cuanto mayor sea la resistencia específica del material, más ligera será la estructura, y por tanto menos pesarán las partes en que se divida. Esto facilita la construcción, porque los pesos de las piezas a montar o a fabricar serán menores, y por tanto se puede llegar a estructuras más grandes.


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Hay otros factores que intervienen en la construcción de un puente, pero básicamente las posibilidades de construcción dependen de la resistencia específica del material, y por ello los puentes de mayor luz han sido y serán siempre metálicos, hasta que se desarrollen nuevos materiales.

En el momento actual se están empezando a probar nuevos materiales para construir puentes con mayor resistencia específica que el acero. Son los materiales compuestos, formados por fibras unidas con una matriz de resina, que se utilizan ya desde hace muchos años en la industria aeroespacial, aeronáutica y del automóvil, pero que, por diversas razones, todavía no se ha desarrollado su empleo en la construcción, aunque ya se han utilizado en algunos puentes como armadura activa, y se ha construido alguna pasarela con estos materiales. La mayor resistencia específica de los materiales compuestos hará que en un futuro llegue a haber materiales competitivos con el acero y el hormigón para hacer puentes, pero tiene que pasar tiempo hasta que se resuelvan todos los problemas que estos materiales plantean en la construcción de los puentes y, sobre todo, hacerlos factibles económicamente.


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I.2 Antecedentes

El sistema nacional de carreteras sigue consolidándose como el principal medio para el

desplazamiento de personas y bienes a través de todo el país, constituyéndose además como el

instrumento primordial para su integración social, económica y cultural. La estadística del transporte

carretero troncal, en la agilización de las cadenas de producción y distribución de mercancías en el

territorio nacional, así como en la atención de las actividades de exportación y turismo demuestra que

se ha incrementado considerablemente el desarrollo nacional. Por su parte, las cadenas de producción

han integrado a las localidades rurales, propiciando su desarrollo.

Para apoyar y expandir la movilización de personas y mercancías a lo largo de todo el territorio

nacional, el programa carretero de la presente administración se centra en la modernización y el

mantenimiento de carreteras, otorgando prioridad a la red básica nacional y a la integración de los 10

ejes troncales principales con carreteras de altas especificaciones.

Se busca ofrecer al público caminos más modernos y seguros, que permitan disminuir los tiempos de

recorrido, los costos del transporte y la incidencia de accidentes carreteros.

La estrategia de inversión en carreteras del Gobierno Federal se enfoca a la Red Básica, debido a su

importancia para el crecimiento y desarrollo del país. Dentro de ella, los 10 ejes troncales merecen

especial atención. Estos ejes están integrados por carreteras que soportan un alto volumen vehicular y

que, por ello, concentran un elevado porcentaje de la carga y de los pasajeros que se movilizan entre

los centros productores y consumidores del país, por lo que tienen una alta jerarquía política y social.

Modernizar y ampliar la red federal, particularmente en los tramos que corresponden a los ejes

troncales, a fin de ampliar la cobertura de las carreteras de altas especificaciones; mejorar los accesos

a ciudades, aeropuertos y puertos marítimos y fronterizos; propiciar la interconexión eficiente con otros

modos de transporte; y facilitar la continuidad en la circulación de los flujos vehiculares,

particularmente de la red básica nacional; son los principales objetivos.

Los 10 ejes están integrados por vías que comunican las principales zonas de producción industrial y

agropecuaria y los centros urbanos y turísticos más importantes del territorio nacional. Cada uno de

ellos se ha denominado según sus puntos extremos, y algunos incluyen ramales de gran importancia

nacional, que en conjunto auguran su cobertura de la mayor parte del territorio nacional.

El hecho de que los ejes se integren con las vías de comunicación más importantes del país, obliga a

que sus tramos cuenten con altas especificaciones en toda su longitud, siendo también necesario que

ofrezcan continuidad en la circulación.

Ofrecer todas las características señaladas en todos los tramos que conforman los ejes troncales de la

comunicación nacional, es fundamental para asegurar que tengan los menores costos y tiempos de

recorrido y altos niveles de seguridad y confiabilidad de la operación, puesto que las carreteras de

altas especificaciones contribuyen a mejorar la competitividad de la economía nacional y son un

instrumento fundamental para el desarrollo integral de México.


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Las acciones de modernización, se refieren a la ampliación de la sección transversal de una vía

existente con objeto de ampliar su capacidad vehicular, por lo que se refiere a la construcción de obra

nueva, de dos o cuatro carriles de circulación, se trata de desarrollar nuevas opciones de comunicación

que mejoren las condiciones de operación y reduzcan la distancia y los tiempos de recorrido.

Resulta pues, necesario y conveniente, contar con cada vez más obras diversas como túneles,

puentes y obras de arte y demás obras accesorias que satisfagan los requerimientos de los ejes en

cuestión, mismas que deberán ser diseñadas para garantizar las altas especificaciones de una

carretera de estás condiciones.


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1. 3 Estudios de factibilidad del proyecto carretero donde se localizara el puente

El puente vehicular denominado “SAN BLAS” forma parte de uno de los principales ejes carreteros del

país y por lo tanto, se integra al programa general de modernización de la red nacional de puentes y

caminos en el periodo 2000-2010.

LOCALIZACIÓN

El puente “SAN BLAS” se encuentra ubicado en la carretera Tepic-Mazatlán en el tramo San Blas-Villa

Unión en el Km 62+745.00 con origen en Tepic, Nayarit.

El municipio de San Blas se localiza en la región norte del estado, entre las coordenadas extremas

siguientes: 21° 20' y 21° 43' de latitud norte; al este, 105° 02' y 105° 27' de longitud oeste. Al norte

limita con el municipio de Santiago Ixcuintla, al sur con Compostela, Xalisco y el Océano Pacífico, al

este con Tepic y Xalisco, y al oeste con el Océano Pacífico. La distancia aproximada a la capital del

estado es de 74 Km.

La localidad de Villa Unión está situada en el Municipio de Mazatlán, en el Estado de Sinaloa, cuenta

con 12440 habitantes y se ubica a 20 metros de altitud sobre el n.m.m.

La localidad de Paso Real del Bejuco está situada en el Municipio de Rosamorada, en el Estado de

Nayarit; tiene 585 habitantes y se encuentra a 20 metros de altitud s.n.m.m.


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MEDIO FÍSICO Y GEOGRÁFICO

Hidrografía

En el municipio se localizan los ríos Bejuco, San Juan y San Pedro, éste último es el de mayor caudal que limita a Rosamorada con los municipios de El Nayar, Ruiz y Tuxpan. Existen importantes arroyos perennes como son: San Miguel, Tuxpeco, Rancho Viejo, El Tigre, El Bejuco, Rito, Naranjo, Cofradía y Rosamorada. Cuenta además con tres esteros de gran importancia para el municipio como Laguna Agua Brava, Pescadero y Francisco Villa.

Clima

Su clima es cálido subhúmedo y templado lluvioso, con régimen de lluvias de junio hasta diciembre y enero, con una temperatura media anual de 25.6°C. Tiene una precipitación media anual de 1,210 mm, de los cuales el 95 % se registra en los meses de julio a septiembre. Los meses más calurosos, son de junio a agosto y los vientos recorren el territorio de oeste a este.

Recursos Naturales

Por sus lagunas y esteros, el municipio encuentra en la pesca su principal actividad económica; en donde la especie más explotada es el camarón. Además, existen pequeñas zonas dedicadas a la explotación forestal.

Características y Uso del Suelo

La mayor parte de la sierra está constituida por rocas ígneas extrusivas, ácidas, con manchones de lavas y brechas volcánicas. La llanura costera del pacífico se conforma de depósitos aluviales formados por arenas, gravas, limos y arcillas provenientes de la disgregación rocosa de la sierra. El municipio presenta los siguientes tipos de suelos: cambizol, acrisol, solonchak, feozen y fluvisol. Cuenta con 47,680 hectáreas para uso agrícola y 133,584 para uso pecuario, forestal y pesquero.

PERFIL SOCIODEMOGRÁFICO

Grupos Étnicos

La población indígena representa el 4.85% del total municipal, predomina la etnia Cora con 1,052 habitantes; además, están presentes grupos Huicholes, Náhuatls y Tepehuanos con: 377, 25 y 19 pobladores, respectivamente.

De acuerdo a los resultados que presento el INEGI del Censo de Población y Vivienda en el 2010, en el municipio habitan un total de 1,714 personas que hablan alguna lengua indígena.

Evolución Demográfica

De 1990 a 1995 se registró una tasa de crecimiento negativa del 0.4%, es decir, se redujo el número de habitantes. En 1995 la población fue de 35,007 habitantes, en tanto que para 1990 fue de 35,797.

Esta tendencia es reciente, ya que en 1960, 1970 y 1980, el número de habitantes fue de 19,389, 28,740 y 34,695; respectivamente. La densidad demográfica es de 17 habitantes por kilómetro cuadrado. El 48.9% de su población es del sexo femenino.

Según los resultados del Censo de Población y Vivienda en el 2010, el municipio cuenta con un total de 32,217 habitantes.


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INFRAESTRUCTURA SOCIAL Y DE COMUNICACIONES

Educación

El municipio de Rosamorada atiende su población escolar en 40 centros educativos de preescolar, 55 escuelas en el nivel de primaria, y 28 planteles en el nivel de secundaria. Dispone de un centro educativo de bachillerato y una escuela de profesional medio. Existen, además, un centro de capacitación para el trabajo y desarrollo comunitario y 4 bibliotecas públicas. La población analfabeta representa el 12.05% de los habitantes de 15 años y más.

Salud

La atención a la salud es prestada por los servicios médicos de seguridad social, teniendo el IMSS un centro de consulta externa y el ISSSTE una unidad para su población derechohabiente. Por el lado de la asistencia social existen cinco clínicas del IMSS- Solidaridad, 11 centros de salud y un hospital de los Servicios de Salud de Nayarit. El DIF municipal ofrece consultas médicas en un Centro Asistencial. Con esa infraestructura se cubre al total de la población en servicios de salud de primer nivel.

Abasto

Se dispone de un mercado, un tianguis y cuatro centros receptores de productos básicos para abastecer a 36 tiendas rurales. Cuenta con 3 bodegas, 4 patios y 2 tejavanes, con una capacidad total de almacenamiento de 13,000 toneladas.

Deporte

El municipio cuenta con 93 centros deportivos. Se practica el béisbol, basquetbol, fútbol y voleibol. En la cabecera municipal se encuentra una unidad deportiva y diferentes canchas para la práctica de

distintas disciplinas.

Vivienda

El municipio tiene un total de 7,840 viviendas de las cuales se tienen clasificadas 7,833 como viviendas particulares y 7 viviendas de tipo colectivo, en las que se tiene un promedio menor a 5 ocupantes por vivienda. En las zonas rurales, en su mayor parte son construcciones rústicas de materiales ligeros como madera, adobe, ladrillo y lámina. En la cabecera municipal se tienen construcciones más modernas y de materiales de alta resistencia.

Cabe destacar que los datos proporcionados por el Censo de Población y Vivienda en el 2010,

mencionan que en el municipio se cuenta con un total de 8,437 viviendas de las cuales 8,383 son particulares.

Servicios Públicos

De las viviendas localizadas en el municipio el 85.7% cuenta con agua potable, el 31.3% con drenaje y el 93.3%, con energía eléctrica.

Medios de Comunicación

El municipio mantiene actualmente una red telefónica muy amplia que abarca a la mayoría de las

localidades. Cuenta con tres centros de administración de telégrafos, uno de correos y 17 agencias postales en el mismo número de localidades. Se reciben las señales de televisión y radio estatales, regionales y nacionales. No edita periódicos, pero circulan los de mayor trascendencia estatal y nacional.


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Vías de Comunicación

La red carretera del municipio es de 190.2 kilómetros, el 44.7% está pavimentada y el 55 % es revestida, el resto son caminos de terracería. La red pavimentada comunica a la cabecera municipal con el entronque a la carretera federal No. 15 México-Nogales y con la costa, pasando por San Vicente y hasta Pimientillo.

ACTIVIDAD ECONÓMICA

Principales Sectores, Productos y Servicios

Agricultura

Los principales cultivos son el frijol, tabaco, sorgo grano, chile, arroz, melón y sandía. Cuenta con una superficie sembrada de 24,622 hectáreas, que representan el 11.88% de la superficie municipal, los cultivos cíclicos representan el 94% de la superficie sembrada.

Ganadería

Cuenta con 3,534 unidades para la cría y explotación ganadera, de las cuales el 36% son para el ganado bovino, 56% para el porcino y el resto para el ovino y caprino, principalmente. El inventario ganadero es de 27,860 bovinos, 5,096 porcinos, 631 ovinos y 3,501 caprinos. Cuenta, además, con 23,207 aves y 13 colmenas para la producción de miel.

Pesca

La zona estearina de Rosamorada, hace que el municipio sea uno de los de mayor potencial pesquero en el estado, sobre todo de camarón y escama. El volumen de producción de camarón es de 1,802.5 toneladas, que representan el 16.1% del total estatal. Las localidades principales en la producción pesquera son: Pimientillo, Francisco Villa, Pescadero, Llano del Tigre, San Miguel y Pericos.

Explotación Forestal

El municipio cuenta con 614 unidades de producción forestal, de éstas, 60 son de actividad forestal maderable con un volumen de producción de 219 m

3 de mangle y 15 m

3 de maderas preciosas

tropicales. Se realizan, también, actividades de recolección de leña combustible para uso doméstico en 587 unidades.

Comercio

Está representado por expendios de productos de primera necesidad como alimentos, bebidas, tabaco, muebles, refacciones, combustibles, insumos agrícolas y artículos para el hogar. Cuenta con 227 comercios al menudeo y 6 al mayoreo.

Población Económicamente Activa por Sector

La PEA en el municipio representa el 28% de la población total de 12 años y más. El 74.2% de la población ocupada se localiza en el sector agropecuario, el 5.9% en el sector manufacturero, el 16.1% en el sector servicios y el 3.8% no se especifica. Como el municipio es preponderantemente agrícola, pesquero y ganadero, se puede observar un subempleo de la población.


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1.4 Características geométricas del tramo de localización del cruce

El proyecto geométrico definitivo del tramo carretero donde se localiza el puente en estudio

corresponde a especificaciones de diseño destinadas cumplir con las necesidades que requiere una

carretera de primer orden. Atendiendo esto, se diseñó su geometría, la cual exige contar con el menor

número de curvas horizontales, grados de curvatura cada vez mayores y pendientes suaves, además

de lo previsto en las normas de servicios técnicos para proyecto geométrico de carreteras de la SCT.

De manera simplificada, podemos decir que el tramo que comprende el puente cuenta con una

tangente en la alineación horizontal con azimut de 319° 47’ 21”. La alineación vertical es descrita por

una tangente con pendiente descendente del -0.50% seguida por una curva del tipo “columpio”, que da

paso a una tangente con pendiente ascendente del +1.11% en 314 m, finalizada esta inicia una curva

del tipo “cresta”, dentro de la cual se alojará el puente “San Blas”, y le continuará una tangente con

pendiente descendente del -1.10%. La velocidad de proyecto especificada es de 110 kph.

Se anexa el plano de terracerías proporcionado por la Dirección General de Carreteras Federales de la

SCT comprendido entre el km 62 + 000 y el 63 + 000, en el cual se puede consultar a detalle las

particularidades que el proyecto contempla.

La sección transversal que predomina es una sección típica de terraplén con ancho de corona de

12.0 m destinada a albergar dos carriles de circulación en un ancho de calzada de 7.00 m, y

comprende al cuerpo derecho del eje carretero. Cabe mencionar que anteriormente se tenían 50 cm

de espesor de pavimento, en dicho plano con fecha de diciembre de 2000 se actualizó esta

información, por lo cual, ahora se cuenta con 42 cm de espesor de pavimento.

Como se puede ver pretendemos dar a conocer, de manera gruesa, las características geométricas

más importantes que definen el tramo carretero y que servirán de base para el diseño de todas las

estructuras complementarias y obras de arte que se requieran.

De acuerdo a todo lo visto anteriormente y demás detalles que se observan en el plano anexo, la carretera se clasifica como A2.


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II. ESTUDIOS DE CAMPO

11.1 Estudios topográficos

CRUCE: RIO BEJUCO

AUTOPISTA: TEPIC – MAZATLÁN

TRAMO: ENT. SAN BLAS – VILLA UNION – ENT. AEROPUERTO MAZATLÁN

KM: 0 + 273

ORIGEN: ARBITRARIO EN MARGEN IZQ. DEL RIO

NOTAS Y CONCLUSIONES:

El cruce del puente en estudio se localiza en la corriente del rió El Bejuco, en los límites del estado de Nayarit y Sinaloa, la topografía local es lomerío suave. En la zona del cruce, la vegetación se puede clasificar como semitropical.

La corriente nace a 45 km del sitio del cruce y desemboca a 20 km aguas abajo, en la laguna “Del Pescadero”. El cauce en la zona de cruce es sinuoso, divagante con llanuras de inundación.

Elevación y descripción del banco de nivel: BN 1-1 s/grapas en tronco de “Jalacate” a 120.70 m der. de est. 0+334.60, elev = 100.000 m.

El eje del trazo cruza en dirección esviajada a la corriente con un ángulo de esviajamiento de 40° 30’ der.

Sobre la corriente existe un puente cercano al cruce, ubicado a 12 km aguas abajo, el cual forma parte de la vía férrea Guadalajara - Nogales con una antigüedad de la obra de 80 años, está constituido por siete claros libres, tres de 15 m y cuatro de 9.20 m con una longitud total de 82 m y una altura media hasta la parte inferior de la superestructura de 7.1 m. Cuenta con un área hidráulica del puente hasta el NAME de 417 m

2, un área total bajo el puente de 582 m

2; de acuerdo con las observaciones

realizadas en el lugar se aprecia que el puente ha trabajado con espacio libre vertical mínimo de 2 m.

La accesibilidad al sitio se dificulta puesto que el paso actual de vehículos no existe en la zona de cruce.

Conviene hacer notar que el cruce en estudio se ubicó en base al trazo del eje de proyecto realizado en fotografías aéreas; en el estudio se consideró banco de nivel y cadenamiento arbitrario (ver fotografía aérea). Es necesario ligar el eje de proyecto definitivo al eje de proyecto, considerando los monumentos colocados para referenciar dicho estudio.

Se anexa un perfil de construcción del cruce con el río El bejuco y un perfil detallado de la sección.


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11.1 Estudios hidráulicos

1. GENERALIDADES

Se precisa el presente estudio como esencial para el diseño del puente en el cruce con el río El Bejuco definido en el proyecto geométrico de la autopista Tepic - Mazatlán, en el tramo San Blas - Villa Unión Ent. Aeropuerto Mazatlán.

Para la ubicación de la sección de cruce se basó en la información contenida en los estudios topográficos, por lo que se tomaron sus referencias del BN 1 - 1.

El denominado río El bejuco no provoca influencia hidráulica en la sección del cruce y su carácter es de tipo perenne. El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de 331 km

2 y pertenece a la región

Hidrológica No. 11, según clasificación de la SARH.

El tipo y longitud máxima de los cuerpos flotantes, basado en observaciones de campo, está supeditado a árboles hasta de 15 m.

El período de lluvias en la región comprende los meses de junio - octubre, con una precipitación media anual de 1700 mm.

Información adicional:

Geología superficial en el fondo: arena v grava En la margen izquierda arcilla limosa En la margen derecha arcilla limosa

Se aplicó el método de Gumbel para obtener el gasto máximo esperado, basado en información de la estación de aforos el Bejuco localizada sobre la misma corriente a 1.5 km aguas abajo del proyecto, se obtuvo un caudal máximo de 440 m

3/s asociado a un período de retorno de 50 años.

La estación cuenta con 14 años de aforos, de 1958 a 1967 y su funcionamiento está suspendido, la cuenca hasta la estación tiene un área de 4334 km

2.

El nivel de aguas mínimas es 97.08 m, el nivel de aguas máximas ordinarias es 98.75 m, el nivel de aguas máximas extraordinarias es 100.68 m (en campo) y 101.09 m (para diseño). El método aplicado para la determinación de los niveles es el de sección y pendiente; las secciones levantadas fueron dos, a saber, a 600 m aguas arriba y a 320 m aguas abajo.

Fecha de la creciente máxima que se consideró: 1992.

El gasto obtenido es de 260 m3/s, con velocidad media máxima en el cruce de 1.4 m/s, frecuencia del

evento de 5 años y duración de la creciente de 24 horas.

Los niveles de agua fueron proporcionados por gente del lugar con más de 40 años de habitar en la zona.


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2.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se recomienda adoptar como gasto de diseño 440 m3/s; dicho caudal se acomodó en la sección de

cruce considerando que 90 m3/s son drenados por ambas márgenes con velocidad de 0.1 m/s y los

350 m3/s restantes, por el cauce principal del río con velocidad de 1.5 m/s. En el plano de pendiente y

secciones hidráulicas se indican los cálculos correspondientes.

Para drenar el gasto de diseño se recomienda construir dos puentes, uno de 50 m de longitud entre las

estaciones: km 0+245 y km 0+295, y otro de 20 m ubicado entre las estaciones: km 0+415 y km 0+435,

ver perfiles detallados del río El Bejuco y del brazo del mismo; adicionalmente a estas obras se

recomienda construir sendas obras de 6 x 2 m en los km 0+20 y 0+660 la velocidad máxima bajo las

obras será de 2.2 m/s con una sobrelevación de la superficie del agua de 15 cm.


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11.3 Estudios de cimentación (Mecánica de Suelos)

1.- DATOS DE LA OBRA

Tipo de obra: Puente vehicular sobre rio El Bejuco

Autopista: Tepic- Mazatlán

Tramo: Ent. San Blas - Villa Unión

Localización: Km 62 + 745

Origen: Tepic, Nay.

2.- OBJETIVO

Se llevó a cabo el estudio de Mecánica de Suelos para el diseño y construcción de la cimentación del puente localizado en el cruce con el río El Bejuco. Es imprescindible conocer el tipo de suelo en el sitio, determinar el tipo de cimentación más conveniente al proyecto, su nivel de desplante y capacidad de carga, así como establecer las recomendaciones necesarias para su construcción.

1. - EXPLORACIÓN Y MUESTREO

Número, tipo y profundidad de sondeos: La campaña de exploración precisó la ejecución de tres sondeos mixtos, en los que se combinaron las técnicas de penetración estándar, avance con lavado y el método de muestreo inalterado por rotación, denominados sondeos S-1, S-2 Y S-3 con profundidades de 16.64, 17.00 y 19.00 m., ubicados en los kilómetros 62+720, 62+745 y 62+770, respectivamente.

Tipo de muestras: Se recuperaron muestras representativas mediante tubo partido y núcleos de roca con barril denilson Nx.

Profundidad del nivel freático: en el sondeo S-1 no se detectó a la profundidad explorada, en el sondeo S-2 tiene un tirante de 0.50 m sobre el brocal del sondeo y en el sondeo S-3 se ubicó a 2.00 m bajo la boca del mismo.

2. - PRUEBAS DE LABORATORIO EFECTUADAS.

A las muestras obtenidas se les aplicaron pruebas de identificación en campo y se llevaron al laboratorio para ser ensayadas en pruebas de:

a) Humedad natural

b) Límites de plasticidad

c) Granulometria por mallas

d) Índice de calidad de la roca (R.Q.D.)


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3. - FISIOGRAFÍA, GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

El cruce en estudio se localiza en el límite de los estados de Nayarit y Sinaloa, se ubica en La Provincia Fisiográfica Llanura Costera del Pacífico, emplazado específicamente en la subprovincia denominada Delta del Río Grande de Santiago con topoformas como La Llanura costera, Llanura inundable de barreras, Llanura de costera con lagunas y Llanura costera con lomeríos. Se caracteriza por contar con suelos de alta productividad agrícola y tener terrenos prácticamente planos.

La geología regional está formada por suelos aluviales y por rocas ígneas extrusivas ácidas del cuaternario y terciario neógeno. En el sitio de cruce se tiene una estratigrafía errática constituida por capas de arcilla con poca arena de blanda a dura, limo blando inorgánico de baja plasticidad con poca arena y arena limosa de suelta a muy compacta; a todas estas capas les subyace con profundidad variable entre 12.5 y 15.0 m toba ríolitica muy fracturada, la cual se detectó hasta la profundidad explorada.

La estratigrafía detallada se presenta en el perfil de suelos anexo.

Otros datos y observaciones: El terreno en el sitio del cruce es lomerío suave. En el estudio topohidráulico se recomienda un puente de 50 m de longitud, ubicado del km 62+720 al km 62+770; es conveniente elevar la subrasante de proyecto de tal manera que exista un espacio libre vertical entre el N.A.M.E. y el lecho inferior de la superestructura del puente de por lo menos 1.50 m con claros que permitan el paso de cuerpos flotantes de hasta 15 m.

4. - CÁLCULOS

Para emitir las recomendaciones apropiadas, en base a la información disponible antes mencionada, se realizaron los siguientes cálculos:

a) Capacidad de carga para pilotes de punta. Para dicho cálculo se adoptaron las Normas Técnicas complementarias del Distrito Federal.

b) Socavación en la sección del cruce. Se determinó a 4.0 m para un gasto hidráulico de 350 m3/s y

velocidad de 2.20 m/s.

5. - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Con base en las características estratigráficas del sitio del cruce, para la cimentación de la estructura en proyecto se recomienda:

1.- Cimentación profunda mediante pilotes de concreto reforzado colados en el lugar de sección constante, con diámetro de 1.00 o 1.20 m.

2.- Desplantar los pilotes a profundidad variable entre 9.30 y 13.00 m bajo el nivel del fondo del cauce, en toba ríolitica muy fracturada, penetrando en la toba 0.50 m como mínimo. Ver perfil de

suelos anexo.


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3. - Capacidad de carga admisible, para fines de diseño, de>450 y 220 t/pilote para 1.0 y 1.2 m de

diámetro, respectivamente.

4. - Separación mínima entre pilotes de dos y media veces su diámetro, medida centro a centro de

los mismos, empleando en las excavaciones una herramienta tal que permita atravesar la toba

ríolitica muy fracturada.

5. - Estabilizar las paredes de la excavación que se realicen para alojar los pilotes, empleando lodo

bentonítico con las siguientes propiedades:

Densidad: 1.1 t/m3

Viscosidad Marsh: 30 a 60 segundos

Viscosidad Plástica: 10 a 25 centipoises

Filtración: menor de 20 cm3 de agua

Contenido de arena: menor de 3%

No se tendrán problemas por asentamientos de la estructura. En el terraplén de acceso de la margen izquierda no se tendrán problemas por asentamientos, mientras que en el de la margen derecha serán del orden de 7 cm, por lo que se recomienda construirlos con 6 meses de anticipación; no presentándose problemas de inestabilidad en estos últimos.

Se anexa un perfil de suelos.


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11.2 Estudios de construcción

1. - MATERIALES DISPONIBLES EN EL SITIO

Al noreste del cruce, a 250 m, existe un banco de gravas y arenas con calidad adecuada y en abundante cantidad, el cual requiere maquinaría para su obtención y un mínimo de tratamiento de separación por mallas para la elaboración de concretos; existe un camino de terracería de la Carretera Federal No. 15 a la Población de Cofradía de Coyutlan en el cual se puede transitar todo el año, y por el cual se puede acceder del banco al cruce. Al oeste del cruce, 460 m existe un banco de materiales limo - arenosos del grupo ML con buena calidad para la conformación de los terraplenes, su obtención solo requiere de maquinaría tipo retroexcavadora, y su tratamiento será de disgregado y separación de fragmentos mayores a 7.5 cm.

El agua de la corriente, según los ensayes de laboratorio, es apta para la elaboración de concretos, por lo que requiere solo del empleo de un pequeño cárcamo para su bombeo y almacenaje.

Los materiales tales como acero de refuerzo, acero estructural, cemento y madera podrán ser transportados desde las poblaciones de Rosamorada a 16 km, Tuxpan 18 km, Estación Ruiz 17 km o en su caso desde Tepic a 60 km.

2. - ACCESO A LA OBRA

Para acercarse al sitio en estudio se puede llegar por la Carretera Federal No. 15, luego por un camino de terracería de la Carretera Federal No. 15 a la Población de Cofradía de Coyutlan; para poder acceder hasta el cruce con el río se tendrá que construir un camino de acceso para llevar los equipos y maquinarias necesarias hasta el lugar. Este camino podrá ser de un carril, con el ancho suficiente para llevar maquinaria hasta el sitio, podrá hacerse únicamente la terracería, su longitud no será mayor de 400 m.

3. - JORNALES DE LA REGIÓN

Los sueldos establecidos en la zona geográfica del pacífico están basados en los salarios mínimos tipo de la zona “C”.

4. - CONDICIONES GENERALES DE LA REGIÓN

El sitio en estudio se encuentra ubicado en la zona noroeste de La República Mexicana, su horario corresponde al del Pacífico, por lo que llevan una hora menos que la hora del centro. Cuenta con un clima cálido propio de la zona costera, la vegetación es abundante de tipo semitropical, con sembradíos abundantes en frutas, principalmente el mango. La topografía local es de lomerío suave cruzada por varios ríos y arroyos de oeste a este, que desembocan hacia las lagunas próximas a la costa.

Las poblaciones más importantes próximas al cruce son Rosamorada al Norte, Tuxpan y Estación Ruiz

al Sur en las que se puede contar con combustibles, pequeños talleres mecánicos y alimentos variados

de la zona.


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II.5 Estudios de tránsito

Proyecto: Tepic – Mazatlán

Tramo: Ent. San Blas – Villa Unión

Origen: Tepic, Nay.

Tipo de pavimento: Flexible

1.-GENERALIDADES

La carretera pertenece a uno de los ejes troncales de La República Mexicana por lo que el tipo de camino, según la normatividad de la SCT, está clasificado como A2, por ende el vehículo de proyecto especificado para las estructuras de puentes, es T3-S2-R4 tipo 1 por carril.

A continuación se presenta los datos utilizados para el análisis del diseño de pavimento del tramo considerado, en el que se presenta la composición actual del tránsito:

Datos asumidos en el análisis:

Composición vehicular:

2. – CONCLUSIONES

Puesto que el camino se clasifica como A2 y pertenece a uno de los ejes troncales de La República Mexicana con un TDPA actual arriba de 4000 vehículos se determina que el vehículo de proyecto considerado como carga viva para el diseño del puente que cruza el río El Bejuco será T3-S2-R4 tipo 1 por carril.

Tránsito Diario Promedio Anual: 4340 vehículos por día

Porcentaje de Vehículos Pesados: 18.9 %

Factor Direccional: 50 %

Factor de Utilización de Carril: 100 %

Crecimiento Anual: 3.0 %

Periodo de Análisis: 7.0 años

Vehículos Pesados en Carril de Diseño: 410 por día (inicial)

Porcentaje de Vehículos Cargados: 70 %

Número Estructural Estimado: 4.45

Serviceabilidad Final: 2.5

Composición vehicular TPDA Tipo de vehículo % Vehículos

A2 70 3,038 A’2 4.3 187 B2 6.8 295 C2 6.4 278 C3 3.5 152

T3-S2 3.8 165 T3-S3 2.8 122

T3-S2-R4 0.3 13 T3-S2-R3 2.1 91 TOTAL 100 % 4340


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III. ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE

III.1 Determinación de la longitud del puente, a partir de las condiciones topohidráulicas.

En base a los estudios de campo y las necesidades del proyecto carretero es indispensable hacer un puente con longitud de no menos de 50 m, que permita salvar el cruce del río El Bejuco en forma esviajada; con claros mayores a 15 m, que permitan el paso de los cuerpos flotantes, y con una altura de rasante tal, que permita tener un espacio libre mínimo entre el lecho bajo de la superestructura y el NAME de 1.50 m.

Además consideraremos que la cimentación debe ser profunda con las características que nos indican los estudios de mecánica de suelos. En los puntos siguientes determinaremos el tipo de puente más conveniente que de solución al cruce del tramo carretero con el río El Bejuco.

TRAMO I

A = 32.23 m2

TRAMO II

A = 36.30 m2

A = 1.49 = 47.60 m2

A = 2.00 = 55.30 m2

AT = 139.20 m2

TRAMO III

A = 4.30 = 10.06 m2

A = 43.40 = 81.59 m2

AT = 91.65 m2

2.59 + 2.09 x

2.00

2.09 + 1.67 x

2.00

A).- Cálculo de las áreas de la seccion hidráulica.

1.10 x 29.30 =

1.10 x 33.00 =

33.00 + 30.90 x

2.00

2.00

30.90 + 24.40 x

../PUENTE EL BEJUCO/TABLAS.xlsx


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De acuerdo con los estudios hidráulicos el puente debe ir del km 62 + 720 al 62 + 770; nosotros reduciremos en la margen izquierda al km 62 + 722.50, debido a que por la topografía que presenta la sección es menos susceptible de inundación y aumentaremos en la margen derecha al km 62 + 779.72 para permitir una mayor sección al puente; con esto haremos un puente con dos tramos de 28.61 m a ejes de los caballetes y la pila para tener un puente con una longitud de 57.22 m. Los pilotes serán de un diámetro de 1.20 m.

B).- Cálculo del perimetro mojado de la seccion hidráulica.

Pm1 = 29.96 m

Pm2 = 36.84 m

Pm3 = 49.27 m

S = 0.00061

TRAMO A (m2) Pm (m) r (m) r2/3 n S1/2 V (m/s) Q (m3/s)

I 32.23 29.96 1.08 1.05 0.040 0.025 0.66 21.27

II 139.21 36.84 3.78 2.43 0.035 0.025 1.73 240.83

III 91.65 49.27 1.86 1.51 0.040 0.025 0.95 87.07

263.09 Σ = 349.17

0.6 (1.10 + 2.59) + 6.02 + 24.40 + 4.21 =

4.32 + 43.40 + 0.6 x 2.59 =

29.30 + 0.6 x 1.10 =


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La velocidad bajo el puente que tenemos en el tramo II es semejante a la velocidad máxima permitida

por los estudios hidráulicos, por lo que podemos aceptarla puesto que la diferencia es mínima y se

presentará solo en las avenidas máximas. Con estos cálculos observamos también que tendremos una

sobreelevación máxima de 10 cm., menor que la sobreelevación que indican los estudios hidráulicos,

por lo tanto, dentro del orden máximo.

a).- Cálculo de las áreas obstruidas

AR1 = 1.10 = 29.64 m2

AR2 = 4.59 m2

AR3 = 1.84 = 65.41 m2

ΔH = 0.05

TRAMO A (m2) AR (m

2) ABP (m2) V (m/s) Q(m

3/s)

I 32.23 29.64 2.59 1.19 3.08

II 139.2 4.59 134.61 1.99 267.87

III 91.65 65.41 26.24 1.37 35.95

Σ = 163.44 Σ = 306.9 < 349.16 m3/s

2.00

m (1er Tanteo)

26.00 + 27.89 x

2.00

4.59 x 1.00 =

33.78 + 37.32 x

V =

V1 = = 1.19 m/s < 2.2 m/s

V2 = = 1.99 m/s < 2.2 m/s

V3 = = 1.37 m/s < 2.2 m/s

ΔH = 0.1

TRAMO A (m2) AR (m

2) ABP (m2) V (m/s) Q(m

3/s)

I 32.23 29.64 2.59 1.55 4.01

II 139.2 4.59 134.61 2.23 300.18

III 91.65 65.41 26.24 1.69 44.35

Σ = 163.44 Σ = 348.54 < 349.16 m3/s

V =

V1 = = 1.55 m/s < 2.2 m/s

V2 = = 2.23 m/s < 2.2 m/s

V3 = = 1.69 m/s < 2.2 m/s

b).- Cálculo de la velociad bajo el puente

m (2o Tanteo)

b).- Cálculo de la velociad bajo el puente

HgV 2)( 22

HgV 2)( 22


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III.2 Determinación del tipo de cimentación y la profundidad de desplante, en base a las

recomendaciones de los estudios de mecánica de suelos.

En base a los estudios de cimentación (Mecánica de Suelos) y a las recomendaciones que emiten, se

determina que tendremos una cimentación de tipo profundo a base de pilotes de punta, de concreto

armado colados en sitio, con un diámetro de 1.20 m de sección constante, por lo que su capacidad de

carga admisible será de 220 ton/pilote. Su distribución será considerando que la separación mínima

entre pilotes es de dos veces y media su diámetro, esto es, 3.00 m entre centro y centro de pilote.

La profundidad de desplante de los pilotes, para el Caballete No. 1, la Pila No. 2 y el Caballete No. 3,

será la mencionada en los estudios para los distintos sondeos realizados; de acuerdo con esto se

tiene:

En el sondeo S-1, en el km 62 + 720, el desplante de los pilotes se hará en la elevación -2.02 m; para

el sondeo S-2 y S-3, en el km 62 + 745 y km 62+ 770, el desplante de los pilotes se hará en la

elevación -5.41 m. En cualquier caso se debe garantizar la penetración de 50 cm en la toba ríolitica

muy fracturada para desplantar los pilotes como lo indican los estudios de cimentación.


- 28–

DATOS:

n = 16

PE = 1.11%

PS = -1.10%

ELEV PCV = 15.52

ELEV PTV = 15.53

PAVIMENTO = 0.42 PS - PE -2.21

(n x 10) 160= = -0.0137875K=

111.2 Determinación de los claros parciales y la elevación de la rasante

De acuerdo con las condiciones topohidráulicas podemos resumir que se tiene un puente de 57.22 m. de longitud total con dos claros parciales, los claros serán de 28.61 m. a ejes de la estructura, cumpliendo con el claro mínimo para permitir el paso de los cuerpos flotantes y con las características hidráulicas que se exigen de velocidad y caudal bajo el puente.

La pendiente de las llanuras de inundación es mínima y la elevación del NAME se encuentra por encima del nivel de terreno natural, por lo que es necesario subir el nivel de la rasante lo suficiente para lograr una distancia mínima de 1.50 m entre el lecho inferior de la superestructura y el nivel del NAME de diseño. Esto se realiza haciendo un cálculo geométrico del tramo carretero donde se ubica el puente como se describe a continuación.

Para la determinación de la elevación de la rasante se consideró la siguiente geometría, la cual se

encuentra en tangente en el alineamiento horizontal y en curva del tipo “cresta” en el alineamiento

vertical:


- 29–

PUNTO x x/20 (x/20)2 PE x/100 k (x/2)2 PE x/100 + k(x/2)2 ELEV. PCV+0.42

+PE x/100 + k(x/2)2

PCV 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 15.52 15.94

C-1 82.50 4.13 17.02 0.91 -0.23 0.68 16.20 16.62

P-2 111.11 5.56 30.86 1.23 -0.43 0.80 16.32 16.74

C-3 139.72 6.99 48.80 1.55 -0.67 0.87 16.39 16.81

PIV 160.00 8.00 64.00 1.77 -0.88 0.89 16.41 16.83

PTV 320.00 16.00 256.00 3.54 -3.53 0.01 15.53 15.95

ELEV. PCV + PE x/100 + k(x/2)2


- 30–

111.4 Elección del tipo de subestructura y superestructura

En base al claro parcial se determinó que una primera propuesta que presenta buenos aspectos es un

puente con superestructura a base de vigas prefabricadas, pretensadas del tipo AASHTO, ya que se

sabe que su claro económico se encuentra alrededor de los 30 m. De acuerdo con esto podemos

realizar un puente de dos tramos de vigas precoladas, pretensadas de 28.61 m de claro entre ejes;

para dicha distancia la viga debe ser del tipo IV. Otra propuesta es establecer una viga continua de

acero IR, a fin de tener la mejor opción para el cruce.

Tendremos así dos tramos de losa de concreto armado apoyados sobre las vigas con un espesor

mínimo de 18 cm, guarnición sobre losa tipo II y parapeto de acero para calzada. Con estos elementos

tenemos definida la superestructura.

La subestructura quedará formada por dos caballetes y una pila para soportar dichas vigas que pueden

ser del tipo libremente apoyadas, para las vigas tipo AASHTO, y continuas para las vigas de acero IR.

Tendremos dos caballetes de concreto armado a base de cabezal rectangular con diafragma y aleros,

para poder recibir los terraplenes de acceso al puente, soportados por pilotes de punta; i una pila de

concreto armado compuesta de pilotes de punta, para soportar una zapata de concreto armado, la cual

recibirá una columna central rectangular con tajamares semicirculares, ya que quedará dentro de la

corriente, que a su vez recibirá un cabezal volado para asentar las vigas.

Los cabezales que reciban las vigas deberán contar con topes laterales que absorban los empujes de

la superestructura por desplazamiento; pantallas de remate; y contarán con la construcción de

“bancos” para garantizar la elevación de rasante de proyecto.


- 31–

111.2 Elaboración de anteproyectos

El claro juega un papel determinante en el diseño y construcción de los puentes, siendo este factor

limitativo será el que habrá de regir en la solución que se dé a la elección del tipo de estructura de un

puente, por lo que, partiremos de este punto para optar por la opción más factible.

En nuestro caso tenemos un puente de 57 m. de longitud total en el que pudiéramos tener varias

soluciones adecuadas técnicamente pero con distinto costo por construcción, por lo cual es necesario

un criterio que nos ayude a identificar el tipo de puente más económico que de solución a las

condiciones de cruce con el río El Bejuco.

Haciendo una síntesis del estudio general de puentes, se conoce que para un cruce a partir de 6

metros de claro y hasta 12 metros, el puente más económico que resulta es el de una losa armada,

sobre todo si se trata de tramos únicos; entre 12 y 18 m tenemos puentes a base de trabes reforzadas

o losas presforzadas; para puentes con vigas presforzadas la longitud económica es de 30 m. y para

puentes de acero la longitud económica oscila alrededor de los 50 m.

De acuerdo con esto y con las condiciones hidráulicas que prevalecen en el lugar lo más viable será

dividir el puente en dos tramos de 28 m de claro con lo cual nos mantenemos arriba del claro mínimo

que nos señalan los estudios de campo y nos acercamos a la condición de vigas presforzadas, de esta

manera contamos con una primera opción; realizaremos una segunda opción con una estructura a

base de vigas continuas de acero en dos tramos igualmente. El aspecto económico como hemos visto

resulta ser el factor último que determina nuestro tipo de puente por lo que haremos un presupuesto

de cada propuesta y compararemos el costo total para definirlo.

Como se puede observar la diferencia entre ambas propuestas se encuentra básicamente en la

superestructura puesto que de la conjunción entre el tipo de elemento estructural y material del que

está constituido resulta el claro alcanzado. De esta manera consideramos que la diferencia entre el

costo de la superestructura de una y otra propuesta nos dará la mejor solución técnico- económica.

En las siguientes figuras se muestra la sección transversal de la superestructura considerada para

cada propuesta.

Para realizar el análisis del presupuesto se predimensionó considerando el claro primeramente y se

realizó un análisis de la carga muerta y carga viva para estimar la sección y el peralte de las vigas. Los

elementos de la superestructura como la guarnición y el parapeto se consideraron los mismos en

ambas propuestas y por lo tanto se omitieron para efecto de costo.


- 32–

Propuesta a base de trabes pretensadas AASHTO

Propuesta a base de trabes de acero

Atendiendo a lo anterior presentamos los siguientes presupuestos.


- 33–

Presupuesto: Anteproyecto del puente "San Blas" con una solución a base de trabes AASHTO

tipo IV precoladas, pretensadas

Clave Unidad Cantidad Precio U. Total

T-00

T-01 m3 228.8 $3,104.39 $710,284.43

T-02 ton 12.32 $14,928.04 $183,913.45

T-03 ton 12.944 $25,685.49 $332,472.98

T-04 kg 512 $74.66 $38,225.92

T-05 pza 160 $22.67 $3,627.20

$1,268,523.99

S-00

S-001 m3 168.6 $2,529.77 $426,519.22

S-002 ton 16.166 $14,928.04 $241,326.69

S-003 pza 36 $32.18 $1,158.48

S-004 kg 584 $23.49 $13,718.16

S-005 kg 114 $40.59 $4,627.26

S-006 pza 140 $23.23 $3,252.20

$690,602.02

$1,959,126.00

Descripcion

Ductos de plástico de 2.5 cm de diámetro x

0.23 m

Total de Trabes

Superestructura

Concreto de f'c = 350 kg/cm2

Trabes

Acero de refuerzo de L.E. > 4000 kg/cm2

Acero de presfuerzo, torones de 1.27 cm de

|díam. de L.R. > 23.2 ton/cable para izado

serie 6-37 con alma de acero de 1.91 cm de

Cables tipo "cascabel" galvanizado

diámetro de L.R. > 19000 kg/cm2

Varilla con rosca en sus extremos de L.E.

>4000 kg/cm2

Acero estructural A-36 (Placas, tuercas y

rondanas)

Concreto premezclado de f'c = 250 kg/cm2

en: losas y diafragmas


Drenes de plástico de 7.6 cm diámetro

PESOS OO/100 M.N."

Ductos de plástico de 2.5 cm de diámetro

129 x 1.55 m

Total de Superestructura

Total de Presupuesto

"UN MILLÓN NOVECIENTOS CINCUENTA Y NUEVE MIL CIENTO VEINTISEIS


- 34–

Presupuesto: Anteproyecto del puente "San Blas" con una solución a base de trabes continúas

de acero estructural A-50

CONCLUSIONES:

Es notoria la diferencia entre ambas propuestas, por lo que podemos concluir que la sección

que considera trabes del tipo AASHTO resulta ser la más económica.

Procederemos a realizar el proyecto ejecutivo de la primera opción.

Clave Unidad Cantidad Precio U. Total

T-00

T-01 ton 155.679 $10,256.25 $1,596,682.74

T-02 ton 20.016 $11,895.45 $238,099.33

T-03 pza 30.613 $11,956.32 $366,018.82

$2,200,800.90

S-00

S-01 m3 152.32 $2,529.77 $385,334.57

T-02 ton 17.45 $14,928.00 $260,493.60

S-03 pza 36 $32.18 $1,158.48

$646,986.65

$2,847,787.54

Descripcion

Trabes

Acero estructural A-50, en trabes

Acero estructural A-50, en arriostramientos

verticales

horizontales

Acero estructural A-50, en arriostramientos

Total de Superestructura

Total de Presupuesto

Total de Trabes

Concreto premezclado de f'c = 250 kg/cm2

en: losas y diafragmas

"DOS MILLONES OCHOCIENTOS CUARENTA Y SIETE MIL SETECIENTOS OCHENTA Y SIETE

PESOS 54/100 M.N."

Superestructura


Drenes de plástico de 7.6 cm diámetro


- 35–

III.6 Elección del proyecto definitivo

Para la elección del proyecto definitivo se tomó en cuenta los anteproyectos elaborados en el punto

anterior, ambas propuestas cumplen con las condiciones topohidráulicas y con la solución de

cimentación que dictan los estudios respectivos, por lo que cumplen con los requisitos necesarios para

su elaboración definitiva. Por otra parte, presupuestando ambas opciones resulta más económica la

primera propuesta, por lo que se establece que el puente con las mejores condiciones técnico -

económicas es el que corresponde a una superestructura con vigas tipo AASHTO y se tomará como

base para el proyecto definitivo.


- 36–

IV. ANÁLISIS Y DISEÑO

IV. 1 Comentarios de las principales especificaciones en que se basara el proyecto y los criterios a seguir en las partes de análisis de diseño.

El análisis y diseño del proyecto se basa en las especificaciones y disposiciones establecidas por las Normas de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), en su apartado referente a puentes carreteros.

Dichas normas se basan en las teorías estructurales de esfuerzos permisibles y factor de carga, esto es, en el primer caso, fijan esfuerzos máximos y mínimos en cada material estructural, dentro del rango elástico de esfuerzos y deformaciones; en cambio, en el segundo caso, se utilizan factores de carga establecidos para las diferentes combinaciones de carga y factores de resistencia para los límites elásticos de los materiales. La manera de corroborar que los elementos se encuentren adecuadamente diseñados es a través de la comparación de los esfuerzos desarrollados por las cargas actuantes en la estructura a lo largo de su vida útil con los establecidos en las normas, en el primer caso. En la segunda opción, los elementos mecánicos debidamente factorizados tendrán que ser menores que las resistencias reducidas de las secciones que soportarán las fuerzas internas actuantes.

En el presente subcapítulo no haremos alusión a las especificaciones que sobre la materia nos marcan las normas antes descritas, por lo que mencionaremos su empleo en cada análisis y diseño del elemento estructural que corresponda.

IV. 2 Datos de proyecto

Los datos del proyecto descritos a continuación son generales, por lo cual, en cada caso se describirá

el correspondiente al análisis.

Longitud total de puente: 57.22 m

Ancho total del puente: 12.80 m

Ancho de calzada: 12.0 m

Ancho de carpeta asfáltica: 7.0 m

Esviajamiento: 30° 00’ Der

Guarnición según proyecto tipo: No. T-33.1.1 tipo II sobre losa

Parapeto según proyecto tipo: No. T-34.3.1

Carga viva de proyecto: T3 - S2 - R4 tipo I

Materiales:

Concreto, peso volumétrico: 2400 kg/m3

Asfalto, peso volumétrico: 2200 kg/m3

Acero, límite elástico: 4000 kg/cm2


- 37–

IV. 3 Análisis longitudinal por sismo

Se calculará la distribución de la carga estática equivalente debida a sismo, de la

carga de la superestructura.

Datos:

Peso de la superestructura: 577.08 Ton

Coeficiente sísmico: 0.15

Modulo al corte del neopreno: 160.00 Ton/m2

Número de trabes: 8.00

fs1 = fs2= 577.08 x 0.15 = 86.60 Ton

Cálculo de rigideces

En eje de apoyos fijos de caballetes no. 1y 3, se tienen 16 placas de 20 x 40 x 4.1 (2

placas individuales de neopreno de 1.3 cm)

16 x 160 x 0.20 x 0.40

Kneopf16= ---------------------------------------------------------------------- = 7876.9 Ton/m

2 x 0.013

En eje de apoyos móviles de la pila no. 2, se tienen 16 placas de 20 x 40 x 5.7 (3 placas

individuales de neopreno de 1.3 cm)

16 x 160x 0.20 x 0.40

Kneopm 16= ---------------------------------------------------------------------- = 5251.3 Ton/m

3 x 0.013


- 38–

Rigidez de caballetes no. 1 y 3 (4pilas – columna de 1.20 m de Φ)

Rigidez de la pila no. 2 (1 columna de 6.0 m x 1.0 m con tajamar de r = 0.50 m)

Por equilibrio de fuerzas, compatibilidad de deformaciones y la relación entre fuerzas y

desplazamientos se establecen las siguientes ecuaciones.

[

]

[

]

Sustituyendo valores tendremos:

[

]


- 39–

[

]

86.6 = 9681.10 - 809.08 …………………… (1)

86.6 = -809.08 + 9681.10 …………………… (2)

Resolviendo el sistema de ecuaciones tenemos:

= 0.009761 m

= 0.009761 m

Desplazamientos en los apoyos de neopreno

Desplazamientos en los cuerpos de la subestructura


- 40–

Desplazamientos máximos

En neopreno neop = 0.0068 x 2 = 0.014 m

En subestructura = 0.0033 x 2 = 0.007 m

Fuerzas sísmicas en las cabezas de los apoyos

F1 = 0.0033 x 15642.8 = 5160Ton

F1 = 0.0033 x 23580.8 = 70.70 Ton

F1 = 0.0033 x 15642.8 = 51.60 Ton

Σ = 173.90 Ton

Aproximadamente igual a 2 x 86.60 = 173.20 Ton


- 41–

IV. 4 Superestructura

IV. 4.1 Análisis y diseño de losa

DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA:

La superestructura estará formada por dos tramos de losa de concreto reforzado, sobre trabes

precoladas y pretensadas de 28 m de claro. El ancho total de losa es de 12.80 m, con ancho

de calzada de 12.0 m y un ancho de carpeta asfáltica de 7.00 m. Para una carga viva de

proyecto T3-S2-R4 tipo I.

La losa maciza de concreto armado, apoyada sobre ocho trabes de concreto presforzado, se

diseñará según los datos de proyecto siguientes y de acuerdo con las dimensiones de la

sección transversal de la superestructura que se expresan en la figura.

DATOS DE PROYECTO:

Ancho de calzada: 12.00 m

Ancho total de losa: 12.80 m

Carga viva de diseño: Camión HS20

Espesor de carpeta asfáltica 0.10 m para diseño

Parapeto según proyecto tipo: No. T-34.3.1

Guarnición según proyecto tipo: No. T-34.3.1 tipo II sobre losa

Peso específico del concreto: 2400 kg/m3

Peso específico del asfalto: 2200 kg/m3

Limite elástico del acero de refuerzo: 4000 kg/cm2

ESCUELA SUPERIOR D

instituto politÉcnico nacional · 2017. 1. 10. · al desarrollarse la tecnología del concreto...

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