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PUENTE PUNTA COLORADA
1.0 CARACTERISTICAS GENERALES
1.1 UBICACIÓN
El Puente está ubicado en el Km. 37+ 400 de la Carretera Departamental
de Arequipa N°103, hacia Aplao-Cotahuasi, que parte del desvío de la
Carretera Panamericana en el Km 894
Se ha aprobado la alternativa de trazo N°1, paralela al Puente actual, a
14.00m c/c de distancia, suficiente como para evitar cualquier
interferencia con las subestructuras del Puente actual, que podría ocurrir
solamente en el primer Pilar de la margen derecha
Esta alternativa tiene las ventajas de representar un menor trabajo de
demolición de viviendas, los trámites previos de expropiación de las
mismas en el acceso de la margen derecha y tener un cruce más
perpendicular al cauce del río, si se siguen las recomendaciones para
encauzarlo
1.2 LONGITUD TOTAL
De acuerdo con el Estudio Hidrológico, la mínima longitud, sin contar con
los anchos de los Pilares es de 140.00m, para poder aforar
adecuadamente los caudales extraordinarios de avenidas de 100 años
Se está proponiendo una longitud de 180m, en conformidad con el MTC
1.3 RASANTE DEL PUENTE
La rasante estará a unos 10.00m del fondo del cauce, que daría un claro
libre de 1.50m (en la pequeña longitud de los acartelamientos) a 3.00m (
en el centro de los tramos), sobre el nivel de aguas extraordinarias para el
fondo de viga de la super estructura
1.4 ANCHO ENTRE SARDINELES
El ancho de la carretera en los accesos será de 7.20m, con bermas de
1.20m a cada lado, para un total de 9.60m de ancho útil de la plataforma,
en el terraplén de los accesos.
El puente tendrá un ancho de 7.20m entre sardineles y 0.90m de
sardineles a cada lado, para un ancho total del tablero de 9.00m y un
bombeo del 2% entre el centro de la calzada y los sardineles
1.5 PROYECTO ESTRUCTURAL
El anteproyecto aprobado por el MTC consiste en una superestructura
tipo viga contínua de tres tramos, de 55, 70 y 55m, de sección variable en
concreto pretensado, apoyado sobre dos Pilares intermedios
Los pilares serán tipo tarjeta en voladizo, de concreto armado,
cimentadas, con cajones a más 10.00m del fondo del cauce, debajo de
la cota recomendada por los Estudios Geotécnicos y muy por debajo del
nivel de socavaciones
Los cajones serán de concreto armado, abiertos para ser construidos é
hincados por etapas
El estribo derecho será de concreto simple, cimentado con zapata de
concreto ciclópeo en la estribación rocosa de esa margen
El estribo izquierdo será de concreto armado, cimentado en
conglomerado, con zapata de concreto ciclópeo, detrás del muro de
defensa construido en esta margen
1.6 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO
La superestructura se construirá en dos etapas: en la primera se
construirán los tramos extremos de 55.00m y 14.00m en volado del tramo
central, sobre falso puente convencional, apoyado sobre el cauce del río.
En la segunda se completará el tramo central restante sobre un falso
puente suspendido de los volados de la primera etapa
1.7 SECCION TIPICA DEL TABLERO
El tablero será una viga tipo cajón de dos celdas, de peralte variable entre
3.50m en los apoyos y 1.70m en el centro de luz, de concreto pretensado
Las vigas serán 3 de 0.50m de espesor, siendo las exteriores con
inclinación constante para el peralte variable entre 3.50m y 1.70m de la
viga. Se tendrán ensanchamientos de las vigas en las zonas de anclaje
de las unidades de pretensado
La losa superior será de 0.20m de espesor y la losa inferior de 0.15m
La calzada de 7.20 m de ancho tendrá un bombeo del 2% del centro a los
sardineles, para el drenaje de la calzada
Los sardineles serán de 0.90m de ancho, a 0.25m de altura sobre la
calzada. A lo largo de su borde exterior se instalarán las barandas
2.0 SUPERESTRUCTURA
2.1 MATERIALES
El concreto del tablero será de f’c=350 Kg/cm
2
Para el análisis estructural se ha tomado como Módulo de Elasticidad,
Ec=250,000 Kg/cm
2
, Módulo de Corte, Gc=107,000 Kg/cm
2
y un peso
específico w=2.4 T/m
3
2.2 SOBRECARGAS DE TRANSITO
De acuerdo con los Términos de Referencia del Concurso, la sobrecarga
de tránsito será los camiones C-30 del Reglamento Francés
2.3 PROPIEDADES DE LAS SECCIONES
Para los efectos de flexión, compresión y de las fuerzas cortantes se han
tomado las propiedades de la viga cajón con peralte variable, excluyendo
los sardineles, que se vaciarán posteriormente
2.4 ANALISIS ESTRUCTURAL DEL TABLERO
El análisis estructural de la superestructura se efectuará con un modelo
de pórtico plano, con elementos de sección variable para cada etapa de
construcción
En la primera etapa, la estructura consistirá de 8 elementos y 9 nudos,
con dos nudos de apoyo. Se están simulando apoyos elásticos para el
tramo de falso puente que permanecerá en su sitio hasta vaciarse la
segunda etapa
En la segunda etapa con la estructura completa consistirá de 6 elementos
y 7 nudos, con cuatro nudos de apoyo
Un pilar será fijo y los otros apoyos móviles y podrán desplazarse
libremente en la dirección horizontal
Los resultados obtenidos serán los momentos flectores y las fuerzas
cortantes y axiales en los nudos de la estructura y de éstos, se obtienen
los diagramas de momentos flectores, fuerzas axiales y fuerzas cortantes
en los diferentes elementos de la estructura
2.5 DISEÑO ESTRUCTURAL DEL TABLERO
Con los diagramas de los momentos flectores y de fuerzas axiales para
la viga cajón del tablero, se calcularán las fuerzas pretensoras necesarias
en las secciones críticas y luego se verificarán los esfuerzos en las fibras
extremas de las secciones de la viga cajón. Con los diagramas de fuerzas
cortantes se determinarán los estribos necesarios
El diseño transversal de la losa se hará de acuerdo con el Método de
Westergaard
Los cálculos de las armaduras se harán de acuerdo al Reglamento de la
AASHTO, para el diseño a la rotura de elementos de concreto armado
3.0 SUBESTRUCTURA
3.1 PILARES
Del Estudio Geológico y Geotécnico se han obtenido los valores de las
presiones admisibles en el suelo de cimentación de 10.0 Kg/cm2 a –10.0
m del fondo actual del cauce sobre un estrato de conglomerado, denso y
compacto
Las cimentaciones de los pilares serán cajones abiertos, de concreto
armado de f’c=210 Kg/cm2
, de 8.00m de altura y 8.00x10.00m en planta,
con espesores de pared de 0.50m.
Serán construidos é hincados por etapas. No se rellenarán los interiores
de los cajones
Los pilares serán tipo tarjeta en voladizo de 8.00m de altura, de concreto
armado de f’c=280 Kg/cm2
, de 6.00m de ancho y espesor variable de
2.00m en la base y 1.50 en la parte superior
3.2 ESTRIBO IZQUIERDO
Del Estudio Geológico y Geotécnico se han obtenido los valores de las
presiones admisibles en el suelo de cimentación de 8.0 Kg/cm2 a –8.0 m
del nivel actual del terreno sobre un estrato de conglomerado, denso y
compacto
Las cimentaciones del estribo serán zapatas de concreto ciclópeo, de
2.50m de altura y 3.50 a 7.00m de ancho
La elevación del estribo será de concreto armado de f’c=210 Kg/cm2
, de
13.00m de altura, de ancho variable de 1.00m en la base y 0.25m en la
parte superior, reforzados con contrafuertes. Los contrafuertes serán de
forma triangular, de 8.00 a 10.00m de altura y 0.50m de espesor
El diseño de los muros se ha efectuado utilizando el programa IDP014
Este programa calcula las fuerzas actuantes sobre el muro, las
condiciones de estabilidad del muro, las presiones en el terreno, debajo
de la zapata y el área de refuerzo necesario para concreto armado, en
varias secciones de la elevación del muro
3.3 ESTRIBO DERECHO
Del Estudio Geológico y Geotécnico se han obtenido los valores de las
presiones admisibles en el suelo de cimentación de 9.0 Kg/cm2 a –4.5 m
del nivel actual del terreno sobre el macizo rocoso de esta margen
Las cimentaciones del estribo serán zapatas de concreto ciclópeo, de
1.00m de altura y 2.80m de ancho
El estribo será tipo gravedad de 3.50m de altura, de concreto simple de
f’c=175 Kg/cm2
, de ancho variable de 2.30m en la base y 0.25m en la
parte superior
El diseño de los muros se ha efectuado utilizando el programa IDP014
Este programa calcula las fuerzas actuantes sobre el muro, las
condiciones de estabilidad del muro, las presiones en el terreno, debajo
de la zapata y los esfuerzos de flexión, de compresión y cortantes para
concreto simple, en varias secciones de la elevación del muro
4.0 DETALLES
4.1 BARANDAS
Las barandas estarán conformadas de postes y pasamanos de acero
estructural, en módulos de 12.00m
Los postes serán 2 tubos rectangulares de 0.10x0.05m de sección y
estarán espaciados cada 2.75m, empernados a una plancha de base en
el volado de la vereda
Los pasamanos serán tubos rectangulares de 0.10x0.05m de sección y
estarán a una altura de 0.90m sobre la vereda
4.2 DISPOSITIVOS DE APOYO
Debido al rango de cargas transmitidas por la viga, se han escogido los
dispositivos de apoyo con planchas de acero revestidas con PTFE (Poli
Tetra Fluor Etileno) en las superficies deslizantes, con lo que se ofrece
una mínima restricción al deslizamiento y no requiere de mantenimiento
periódico
En los pilares, la carga máxima para los tres apoyos es de 500 T c/u y en
los estribos es de 150 T c/u
Los apoyos del pilar izquierdo son fijos y del derecho tienen un
desplazamiento máximo de 10 cm por variación de temperatura,
encogimiento plástico y de fragua del concreto
Los apoyos de estribos son móviles, del estribo derecho tendrán un
desplazamiento máximo de 16 cm y del estribo izquierdo, de 8 cm por
variación de temperatura, encogimiento plástico y de fragua del concreto
4.3 JUNTAS DE EXPANSION
Por la magnitud de los desplazamientos que pueden ocurrir, se han
escogido las juntas de expansión tipo peine o de plancha embutida en
bloque de elastómero
En el estribo derecho se tendrá una desplazamiento máximo de 16 cm y
en el estribo izquierdo, de 8 cm por variación de temperatura,
encogimiento plástico y de fragua del concreto
4.4 TUBOS DE DRENAJE
Los tubos de drenaje de la calzada serán de Fierro Galvanizado, de 4" de
diámetro y se colocarán a cada 5.00m a lo largo del tablero, en la esquina
formada por la losa y el parapeto de ambos lados
Adicionalmente, se instalarán tubos de drenaje de 3" de diámetro, de
Fierro Galvanizado, en las celdas de la viga cajón, para drenar el agua
entrampada durante el vaciado del concreto
4.5 ACABADOS
Se aplicará una mezcla endurecedora en la superficie de desgaste de los
sardineles
Se pintarán las superficies de las barandas con Pintura alquídica
convencional
4.6 ENCHAPES
Los costados de la viga del tablero, se enchaparán con lajas de roca de 2
cm de espesor
La punta de la elevación de los pilares, en el lado de aguas arriba, se
enchaparán con lajas de roca de 5 cm de espesor
Las planchas de roca serán fijadas al concreto, por grapas de acero
inoxidable
4.7 REVESTIMIENTO ASFALTICO
La carpeta asfáltica sirve para proteger la superficie de concreto del
tablero, de la abrasión que pueda ocasionar el tráfico vehicular y los
efectos del intemperismo, particularmente del agua de lluvia
La carpeta asfáltica será de 0.05m de espesor y cubrirá todo el ancho de
calzada del puente, siguiendo el bombeo del 2% de la losa, del centro a
los sardineles
Por la cantidad de asfalto requerida, será asfalto colocada en frío
4.8 LOSAS DE ACCESO
Se considerarán 5.00m de losa de acceso apoyada en la parte posterior
superior de los estribos, en ambas márgenes
5.0 DEFENSA RIBEREÑA
5.1 RECTIFICACIÓN DEL CAUCE PRINCIPAL
El objetivo de este trabajo es perfilar un nuevo cauce para el río en aguas
normales hasta con 2.50m de tirante y un ancho de 60m, para que sus
aguas discurran en medio del cauce total, en un curso más o menos
recto dentro de la zona del puente, lo cruce perpendicularmente y pase
por el tramo central del puente, empalmando en forma gradual su cauce
aguas arriba y aguas abajo
Para lograr este objetivo, se requiere restituir áreas de terrenos cultivados
en la margen izquierda que se indican en los planos correspondientes y
que propician que las aguas del río tiendan a desviarse a la banda
derecha
Esta rectificación se hará con equipo apropiado, sin dificultad, para el
movimiento de tierras y el perfilado de sus bordes
5.2 MUROS DE DEFENSA
Los muros de defensa, sirven para definir los límites del cauce en
máximas avenidas, en la margen izquierda, evitando que las aguas
provoquen inundaciones tras esos límites y restringiendo su divagación
Los muros se construirán con material del terreno natural de la zona y
con un revestimiento de enrocado
5.3 PROTECCION DE LADERAS EN LA MARGEN DERECHA
En la margen derecha, donde la acción de las aguas está erosionando la
base de los taludes de esta margen, se construirán muros de concreto
ciclópeo para su protección en las zonas más vulnerables, como debajo
del estribo derecho y en el inicio de la estribación de roca, aguas arriba
5.4 ALCANTARILLAS
Para drenar las aguas de un lado a otro del terraplén que se construirá en
el acceso izquierdo, se ha previsto la construcción de dos alcantarillas de
marco de concreto de 5.00x2.50m cada uno y que también sirve de vía de
comunicación para los lugareños y para el tráfico de vehículos medianos