Diseño de La Superestructura Del Puente Sacaba

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Tabla de contenido 1.

INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................3

2.

UBICACIÓN DE PROYECTO .........................................................................................4

3.

ANTECEDENTES .............................................................................................................5

4.

PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA..............................................................................6

5.

4.1.

Identificación del problema...................................................................................6

4.2.

Formulario del problema .......................................................................................6

OBJETIVOS .......................................................................................................................7 5.1.

Objetivo General ......................................................................................................7

5.2.

Objetivos Específicos.............................................................................................7

6.

JUSTIFICACIÓN ...............................................................................................................7

7.

MARCO TEÓRICO ...........................................................................................................8 7.1.

Definición de puente ...............................................................................................8

7.2.

Clasificación de los puentes.................................................................................9

7.2.1.

Por su longitud .................................................................................................9

7.2.2.

Por el servicio que presta ..............................................................................9

7.3.

Tipos de puentes .....................................................................................................9

7.3.1.

Según su estructura......................................................................................10

7.3.2.

Según su material ..........................................................................................22

7.4.

Condiciones estáticas ..........................................................................................26

7.4.1.

Isostáticos .......................................................................................................27

7.4.2.

Hiperestáticos.................................................................................................27

7.6.

Materiales empleados en la construcción de puentes .................................37

7.6.1.

Para las fundaciones ....................................................................................37

7.6.2.

Para las pilas y estribos ...............................................................................37

7.6.3.

Para la superestructura ................................................................................37

7.6.4.

Para los elementos intermedios ................................................................38

7.7.

Aspectos generales para el diseño de un puente .........................................38

7.7.1.

Planificación ...................................................................................................38

7.7.2.

Selección del sitio .........................................................................................38

7.7.3.

Morfología del rio ...........................................................................................39 Página 1 de 74

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7.8.

Condiciones del sitio ............................................................................................41

7.8.1.

Área de captación ..........................................................................................42

7.8.2.

Niveles de agua ..............................................................................................44

7.8.3.

Topografía .......................................................................................................44

7.8.4.

Geología ...........................................................................................................45

7.8.5.

Longitud ...........................................................................................................45

7.8.6.

Estudios de exploraciones de suelos.......................................................46

7.9.

Criterios para definir las características de una carretera o camino ........48

7.9.1.

Sistema de clasificación funcional para diseño.....................................48

7.10.

Requerimientos de diseño para la vida del puente ...................................50

7.11.

Solicitaciones para considerar en los puentes ..........................................50

7.11.1.

Conceptos y normas para las cargas ...................................................50

7.11.2.

Cargas permanentes .................................................................................51

7.11.3.

Peso propio .................................................................................................51

7.11.4.

Carga viva ....................................................................................................53

7.11.5.

Cargas transitorias ....................................................................................54

7.11.6.

Carga viva vehicular de diseño ..............................................................55

7.12.

CONSIDERACIONES GENERALES ...............................................................59

7.12.1.

Diseño de la sección transversal del puente ......................................59

7.12.2.

Diseño de la estructura superior ...........................................................61

7.13.

Diafragma ............................................................................................................70

8.

MARCO PRÁCTICO .......................................................... ¡Error! Marcador no definido.

9.

CONCLUSIONES ............................................................................................................74

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DISEÑO DE LA SUPERESTRUCTURA DEL PUENTE SACABA – CERCADO (RIO MAILANCU)

1. INTRODUCCIÓN El presente proyecto tiene como objeto de estudio el diseño de la superestructura del puente vehicular, la cual está ubicado en el Distrito 1 del municipio de Sacaba zona Huayllani del departamento de Cochabamba, Zona Huayllani la intersección de la vía que une el municipio de Sacaba con el municipio Cercado sobre el Rio Mailancu perteneciente a la cuenca del Rio Rocha. La presente estructura será emplazada sobre el Rio Mailancu, con una dirección de flujo de este a oeste, el ancho del cause es variable a lo largo del recorrido, donde el ancho aproximado en el lugar de emplazamiento del proyecto es de 34 a 37 metros, el ancho del puente vehicular será para uso de dos carriles en ida y vuelta teniendo un ancho aproximado de 15.6 metros y una longitud de 37 metros. El municipio de Cercado es la capital del departamento de Cochabamba, donde se una la provincia de Sacaba con la Ruta Nacional 4, conectado con el departamento de Santa Cruz. La ubicación del puente esta a una altura de 2800 msnm, situada a 11 km desde la cuidad de la Ciudad de Cochabamba. El proyecto del puente vehicular tiene la intencionalidad de conectar los municipios mejorando el desarrollo productivo, lo que permitirá mejorar las condiciones de vida. Se caracteriza por pertenecer al campo de estructuras de Ingeniería Civil la cual cumpla con las exigencias de durabilidad y funcionalidad.

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2. UBICACIÓN DE PROYECTO El royecto de la estructura de puente esta ubicado en el municipio de Sacaba en la provincia de Chapare, concetando al Cercado – Sacaba.

Figura 1: Ubicación del puente

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3. ANTECEDENTES

El puente Mailancu con anterioridad se encontraba en un mal estado esto debido a la mala estructura que se ha implementado (estructura de madera) se podría decir que este fue el caso por falta de conocimientos en ingeniería. El cambio de estructura es debido y necesario para mejorar el tránsito de vehículos y de las personas sobre todo en la temporada de lluvia que provoca que varias comunidades queden aisladas por la crecida del rio de la zona. Se requiere el implementó de esta estructura de puente, ya que beneficiara a decenas de vecinos asentados en la carretera a la ruta nacional número 4. la estructura se pretendía construir en tres fases, con hormigón armado de 38 m de largo, con alerones, pasamanos e instalaciones hidráulicas, además se pretendía implementar protección de muros de contención de gaviones en sus cuatro lados. Para la selección del tipo de vehículo que transitara por el lugar (MS18), se sacaron datos de un “Proyecto estructural de puente vehicular del municipio de sacaba” El estudio de tráfico del “Proyecto estructural de puente vehicular del municipio de sacaba “se muestra en (ANEXOS). Así mismo para la elaboración del presente proyecto será de necesidad la recopilación más precisa del municipio como: •

Información hidrológica, proporcionada por el servicio nacional de meteorología e hidrología SENAMHI.

•

La población total del municipio de acuerdo con datos del censo 2012 es de 172.466 habitantes, representado a nivel de la región el 5.56% del total de población.

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4. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA 4.1. Identificación del problema Un puente tiene como finalidad el salvar un obstáculo, ya sea un valle, rio o una obra civil, con el fin de comunicar dos puntos, permitiendo el paso tanto de personas, ciclistas, vehículos. Por lo que se requiere la construcción de un puente en el tramo carretero Cochabamba - Sacaba (Av. Villazón) debido a que en el tramo de la zona de Huayllani (9.3 km) y Sacaba (13 km) se encuentra el cauce del rio Mailancu, el cual no permite la libre circulación de vehículos motorizados o tránsito de otro tipo.

4.2. Formulario del problema En la realización del calculo y diseño del puente se debe tener en cuenta aspectos y criterios basados en la norma AASTHO LRFD (2004). Este puente favorecerá tanto a la población cochabambina como a la población sacabeña, en la intercomunicación, así como también en el comercio de los productos agropecuarios como es el de papa, ya que es el principal comercio de del municipio de Sacaba, ya que también forma parte de la ruta nacional 4 de Bolivia, siendo una ruta de intercomunicación entre los departamentos de Santa Cruz y Cochabamba, por lo tanto, es de gran importancia el diseño y su posterior construcción de este puente.

Figura 2: Rio Mailancu

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5. OBJETIVOS 5.1. Objetivo General El presente proyecto tiene como objetivo el diseño de la superestructura del tipo de puente-viga de hormigón pretensado de 37 metros sobre el cauce Mailancu, ruta nacional 4 que conecta el municipio de Sacaba con la provincia de Cercado. 5.2. Objetivos Específicos •

Aplicar los métodos conocidos y aprendidos sobre el análisis de la estructura de un puente.

•

Aplicar normas y especificaciones técnicas en el análisis y diseño de un puente.

•

Conocer, plantear y elaborar el procedimiento para el proyecto de un puente en base a la norma AASHTO LRFD.

•

Diseño del pasamano de hormigón armado

•

Diseño de la acera de hormigón armado

•

Diseño del bordillo

•

Diseño de la losa

•

Diseño de la viga

6. JUSTIFICACIÓN Este puente es una necesidad para el tránsito, ya que servirá para la comunicación de la provincia de Sacaba con el municipio del Cercado en la ciudad de Cochabamba, siendo una fuente de producción económica para los habitantes de dicho municipio, no solo por el comercio y el turismo, si no para zonas aledañas dentro de la misma. El presente estudio del estado y levantamiento del puente carretero sobre el Rio Mailancu, es desarrollado para el fin de aumentar nuestros conocimientos sobre lo que refiere a puente carreteros sobre ríos, enseñándonos como estos se comportan y como se diseñan, así como el conocimiento de los parámetros establecidos. Página 7 de 74

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7. MARCO TEÓRICO 7.1. Definición de puente El puente es una estructura que forma parte de caminos, carreteras y líneas férreas y canalizaciones, construida sobre una depresión, río, u obstáculo cualquiera. Los puentes constan fundamentalmente de dos partes, la superestructura, o conjunto de tramos que salvan los vanos situados entre los soportes, y la infraestructura (apoyos o soportes), formada por las pilas, que soportan directamente los tramos citados, los estribos o pilas situadas en los extremos del puente, que conectan con el terraplén, y los cimientos, o apoyos de estribos y pilas encargados de transmitir al terreno todos los esfuerzos. Cada tramo de la superestructura consta de un tablero o piso, una o varias armaduras de apoyo y de las riostras laterales. El tablero soporta directamente las cargas dinámicas y por medio de la armadura transmite las tensiones a pilas y estribos. Las armaduras trabajarán a flexión (vigas), a tracción (cables), a flexión y compresión (arcos y armaduras), etc. La cimentación bajo agua es una de las partes más delicadas en la construcción de un puente, por la dificultad en encontrar un terreno que resista las presiones, siendo normal el empleo de pilotes de cimentación. Las pilas deben soportar la carga permanente y sobrecargas sin asentamientos, ser insensibles a la acción de los agentes naturales, viento, grandes riadas, etc. Los estribos deben resistir todo tipo de esfuerzos; se construyen generalmente en hormigón armado y formas diversas.

Figura 3: Estructura de un puente

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7.2. Clasificación de los puentes Los puentes pueden ser clasificados según muchas características que presentan, entre las clasificaciones más comunes se tienen las siguientes: 7.2.1. Por su longitud •

Puentes mayores (Luces de vano mayores a los 50 m.).

•

Puentes menores (Luces entre 10 y 50 m.).

•

Alcantarillas (Luces menores a 10 m.).

7.2.2. Por el servicio que presta •

Puentes camineros.

•

Puentes ferroviarios.

•

Puentes en pistas de aterrizaje

•

Puentes acueducto (para el paso de agua solamente).

•

Puentes canal (para vías de navegación).

•

Puentes para oleoductos.

•

Puentes basculantes (en zonas navegables)

•

Puentes parpadeantes (en cruces de navegación)

•

Pasarelas (o puentes peatonales)

•

Puentes mixtos (resultado de la combinación de casos).

7.3. Tipos de puentes Entre la gran diversidad de tipos y de clasificación, se puede hacer la siguiente división de los puentes considerando solamente 2 características con las que los podemos definir, las cuales son: Según la estructura y según el material.

Figura 4: Puente de Placa o Losa

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7.3.1. Según su estructura •

Puentes de vigas

Consisten en varios de estos elementos, que, colocados paralelamente unos a otros con separaciones “s” entre ellas, salvan la distancia entre estribos o pilas y soportan el tablero. Cuando son ferroviarios, disponen de vigas de madera o acero y sus pisos pueden ser abiertos o estar cubiertos con balasto o placas de hormigón armado.

Figura 5: Puente de vigas

•

Puente losa (0.0 mm – 12000 mm)

Los Puentes losa de concreto son las estructuras más simples y menos caras que pueden ser construidas dentro las limitaciones de tramo para este tipo de superestructuras. Este puede ser convenientemente de hormigón armado (0.0 – 9000 mm), pretensado y postesado (hasta 12000 mm). Se lo puede construir por medio o mediante andamiajes provisionales apoyados en el suelo o pueden estar construidos por medio de elementos prefabricados.

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Figura 6: Puente losa, vista transversal

Figura 7: Puente losa, vista en planta

•

Puentes continuos

Los puentes continuos de viga de celosía suelen ser de dos o tres tramos, pero los de viga armada pueden salvar ininterrumpidamente muchos tramos. Los refuerzos contra la carga de tensión de las vigas continuas de hormigón armado deben colocarse cerca de la parte superior de las mismas, en el área situada sobre los soportes, pues allí es donde se producen los esfuerzos citados. Las vigas y viguetas de los

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puentes continuos de hormigón pretensado tienen sección en "I" o tubular.

Figura 8: Puente de vigas continuas

•

Puentes de arcos

Esta clase de puentes pueden ser de tímpano de celosía diagonal, cuya rigidez queda asegurada por miembros diagonales colocados entre el cuerpo del arco (intradós) y el tablero; arco de celosía vertical; o arco de arcadas macizas o de viga de alma llena. En estos últimos tipos, la rigidez de las nervaduras asegura la del arco. Las vigas de alma llena pueden seguir el modelo de viga de palastro o pueden ser vigas armadas tubulares con dos placas de alma unidas a pestañas de amplitud suficiente para acomodar a ambas. Los arcos de arcadas macizas o de celosía vertical pueden ser de tablero inferior, pero los de tímpano de celosía diagonal han de ser necesariamente de tablero superior.

Figura 9: Nomenclatura de un arco

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Figura 10: Puentes Arco, a) Tablero superior, b) Tablero inferior, c) Tablero intermedio

•

Puentes de vigas

Los puentes de vigas incluyen una gran variedad de puentes como las vigas prefabricadas de concreto pretensado o postesado, las vigas I de acero, los puentes cajón de concreto vaciados in sito o postesados, los puentes cajón de acero, etc. Los puentes de vigas son los más comunes; se usan vigas estáticamente definidas, vigas simplemente apoyadas, vigas Gerber, vigas continuas. Las vigas simplemente apoyadas se usan para tramos muy cortos 35 m. (Sección longitudinal variable)

•

Puentes aporticados

Superestructura e infraestructura unidas rígidamente en los nodos. Pueden ser de acero, Concreto Armado, Pretensado. Aptos para paso a dos niveles.

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L= 30m. (Sección uniforme) L> 30 m. (Sección longitudinal variable)

7.5. Partes constituidas de un puente Fundamentalmente se distinguen la superestructura y la infraestructura.

Figura 25: Componentes de un puente, vista longitudinal

Figura 26: Componentes de un puente, corte transversal A-A´

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7.5.1. Superestructura Son los componentes estructurales del puente que constituye el tramo horizontal, en la siguiente sección se aplican con mayor detalle superestructuras que se encuentran en los diferentes tipos de puentes.

Figura 27: Tablero y estructura portante, puente viga-losa

•

Tablero

Es el componente, con o sin superficie de rodamiento, que soporta las cargas de rueda en forma directa y es soportado por otros componentes. •

Estructura portante

Es el componente estructural que soporta al tablero y se apoya en su extremo con la subestructura, es decir transmite las cargas procedentes del tablero a los estribos y/o pilas.

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•

Accesorios del tablero

Son elementos que sirve para dar funcionalidad al puente y seguridad tanto a los vehículos como a los peatones: cordón barrera, barandas, barreras.

Figura 28: Accesorios de un tablero

✓

Bordillo

Es una fuerza de 7.5 kN/m provocada por el choque lateral de los automóviles contra los bordillos. Dicha carga se aplica a una altura máxima de 0.25 m. por encima de la capa de rodadura, y en caso de que el bordillo tenga menor esta carga debe ser aplicada en la parte superior.

Figura 29: Fuerza de choque aplicada a los bordillos

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✓

Baranda

Se utiliza una baranda para trafico vehicular cuando el puente será utilizado exclusivamente por tráfico carretero, solamente se utiliza una barrera combinada junto con un cordón y una acera sobreelevados en las carreteras de bajo velocidad. En las carreteras de alta velocidad, la vía peatonal o ciclovía debería tener tanto una baranda para peatones o ciclistas en su paste externa como una baranda combinada en su parte interna. La carga de diseño para los cercos eslabonados o de malla metálica •

Parapetos y barreras vehiculares

Cuando el propósito de la vía es para uno exclusivo de vehículos, se debe prever en el puente parapetos de hormigón, metal o madera o una combinación, de forma tal que es aconsejable darle continuidad y buenos anclajes, cuidado estática del puente. En estos casos el reglamento AASHTO, recomienda tomar una fuerza horizontal total de 45 kN, la misma que puede ser fraccionada.

Figura 30: Protección para puentes de autopista

Esta carga se aplica perpendicularmente a la dirección del trafico y concentrada ya, sea en los postes o al medio de las barreras según cual sea el elemento que se está diseñado. Página 31 de 74

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La altura máxima de las protecciones debe llegar a 0.7m, y si lleva parapeto, este a 0.45m. ✓

Pasamanos y poste peatonales

Estos se dos ponen en pasarelas o puentes de cuidad donde las aceras y calzadas coinciden con la sección de las calles. Sin embargo, lo correcto es separar la calzada con las parapetos y barreras vehiculares detallados anteriormente al borde de la acera los poste y pasamanos peatonales. En los pasamanos peatonales se aplican simultáneamente cargas distribuidas iguales a 0.75 kN/m en el sentido vertical y ± horizontal.

Figura 31: Postes y pasamanos de pasarelas

✓

Parapetos, poste, barreras y pasamanos mixto

Tratándose de puentes de cuidad en correspondencia con vías que permiten circular a los vehículos con velocidades apreciables o cuando las aceras resultan muy bajas se recomienda hacer los diseños con este tipo de parapetos, en los que hasta los 0.7m de altura se aplican las solicitaciones especificadas, en cambio en pasamanos que llega a los 0.9m recibe las solicitaciones que se especifican.

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Figura 32: Parapetos, poste y pasamanos mixtos

✓

Aceras

Los pisos de aceras, largueros y sus soportes intermedios serán diseñados para una carga viva de 4.15 kN/m2. Vigas maestras, arcos y otros miembros serán diseñadas para la siguiente carga viva aplicada en la superficie de la acera.

7.5.2. Subestructura Son los componentes estructurales del puente que soporta el tramo horizontal, los componentes más importantes son: •

Pilares

Son elementos de apoyo intermedios los cuales conducen los esfuerzos de la superestructura hacia las fundaciones están diseñadas para resistir presiones hidráulicas, cargas de viento, cargas de impacto, etc, son más susceptibles a los efectos de la socavación por lo que las fundaciones deberán estar por debajo de la altura máxima de socavación Página 33 de 74

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Podemos clasificar a los pilares en dos tipos: ✓ Pilares -pared en general abarcan en ancho total de las vigas principales. Según sea la conformación deseada se puede determinar en los bordes de las vigas principales, o pueden sobresalir respecto de ellos, o aun se pueden retirar con retirar con respecto a dichos bordes. ✓ Los Pilares-pared son muy aconsejables por razones hidráulicos. Para ríos navegable, en general llegan a ser muy gruesas para su seguridad en casos de colisión de barcos. En cuento a su configuración, se debe prevenir contra la adopción de pilares-pared demasiado delgados.

Figura 33: Formas de sección transversal de pilares-pared

Pilares-columnas, las columnas ofrecen ventaja frente a los pilares-pared debido a su módica necesidad de materiales, visión casi libre debajo del puente, mejor posibilidad de cruces oblicuos, aspecto mas liviano. Se utiliza generalmente para carreteras elevadoras y puentes en rampas. Las posibilidades de sustentación u forma son numerosas.

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Figura 34: Algunos tipos de sección transversal de columnas en puentes

•

Estribos

Son los que proseen soporte a la superestructura, establecen la conexión entre las superestructuras y el terraplén, son diseñados para soportar la carga de las superestructuras la cual es transmitida por medio de los elementos de apoyo, el peso de la losa de transición y las presiones del suelo (empuje de tierras). Los estribos están conformados por una losa de fundación que transmite el peso de los estribos directamente al suelo, la losa sirve de cubierta para un sistema de pilotes que soportan la carga, el muero frontal, asiente del puente, muro de retención encima del asentamiento del puente, muro de retención encima del asiento del puente, losa de aproximación, los estribos también poseen juntas de dilación o expansión que ajustan los desplazamientos de la superestructura.

Figura 35: Componentes de un estribo

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•

Fundaciones

Se encuentran bajo el terrero de la superficie con encargados de transmitir toda la carga al suelo se contracciona dado origen a los asentamientos. En todo diseño de fundaciones dos condiciones se deben satisfacer. “que el asentamiento total de la estructura este limitado a una cantidad tolerablemente pequeña y que en los posible el asentamiento diferencial de las distintas partes de la estructura se elimine”.

Figura 36: Fundación profunda sobre a) pilotes, b) cajón de cimentación

✓ Las fundaciones se pueden dividir en dos tipos: ✓ Fundaciones superficiales Está conformado por losas que transmiten las cargas directamente al terreno. Este tipo de fundación se debe a que el estrato portante se encuentre a pequeñas profundidades y es posible llegar mediante excavaciones. ✓ Fundaciones profundas, Se realiza este tipo de cimentación cuando el estrato portante se encuentra a una profundidad que no es posible llegar mediante excavaciones, pueden ser pilotes cajones de cimentación

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7.6. Materiales empleados en la construcción de puentes 7.6.1. Para las fundaciones Se pueden emplear: •

Hormigón Simple

•

Hormigón Armado

•

Hormigón Ciclópeo

•

Mampostería de piedra

•

Mampostería de ladrillo

Es muy común que estos elementos sean ejecutados sobre pilotes debido a los grandes pesos que estos soportan y teniendo en cuenta que no siempre las condiciones del terreno serán las más optimas. 7.6.2. Para las pilas y estribos Se pueden emplear: •

Hormigón Ciclópeo.

•

Mampostería de Piedra.

•

Mampostería de Ladrillo.

Estos tres primeros pueden ser usados en casos en los cuales las alturas no sean grandes, de no ser así se podrán usar: •

Hormigón Armado.

•

Estructuras Metálicas.

En caso de tener obras temporales estas se podrán construir con madera y / o placas metálicas. 7.6.3. Para la superestructura Se pueden emplear: •

Hormigón Armado.

•

Hormigón Pretensado o Postensado.

•

Acero Página 37 de 74

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•

Madera

También se puede usar las combinaciones de estos y otros materiales. 7.6.4. Para los elementos intermedios Se pueden emplear: •

Cartón asfáltico

•

Plomo

•

Acero

•

Neopreno

•

Neoflón

7.7. Aspectos generales para el diseño de un puente 7.7.1. Planificación Es la etapa inicial de diseño de todo proyecto, donde el ingeniero decide la posición forma, tamaño, y capacidad estructural del puente. Estas decisiones son hechas sobre bases de encuestas de campo e información adicional:

Condiciones del terreno Requerimiento de diseño para la vida util del puente Volumenes probables de trafico Recursos disponibles

7.7.2. Selección del sitio Hay tres consideraciones para tomar en cuenta: •

El sitio del puente debe ofrecer apropiadas alineaciones verticales y horizontales. Página 38 de 74

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•

Sus suelos deben ser lo suficientemente fuertes para asegurar la estabilidad de la estructura.

•

El puente y sus obras asociadas no deberían tener un impacto adverso en edificios o terrenos contiguos o ellos sean susceptibles a daños del medio ambiente.

Para el ingeniero los ríos son los obstáculos más comunes necesitando ser cruzados. Los puentes que sirven para vencer obstáculos que no tengan que ver con pasos de ríos son relativamente simples porque implican consideraciones de altura y de longitud, cuando se trata de cruzar ríos se tiene que tomar muy en cuenta los estudios de hidráulica e hidrología. 7.7.3. Morfología del rio La presencia de un puente impone condiciones al funcionamiento hidráulico del río cambiando la morfología de este y estos cambios están en función de la ubicación del puente, de la geometría y de la posición de los estribos y pilares. Los ríos erosionan sus orillas socavan sus lechos a medida que aumenta la velocidad de flujo transportan sedimentos, en tiempos de lluvias sobrepasan sus orillas muchas veces causando desbordamientos e inundaciones. Uno de los parámetros más considerados en esta parte del diseño son los efectos de la socavación. Definiremos socavación como “el resultado de la acción erosiva del flujo del agua que arranca y acarrea material de lecho y de las bancas de un cause”, convirtiéndose en una de las causas más comunes de falla en puentes.

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Figura 37: Forma del Rio Mailancu

-------------------

Rio

------------------

Carretera

-------------------

Lugar de puente

Figura 38: Características del rio

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7.7.4. Posición del puente Para seleccionar la ubicación de un puente, a menudo el ingeniero tiene que alcanzar un acuerdo intermedio entre la economía y la vida útil. Varios factores influyen en esta decisión, por ejemplo: •

Longitudes requeridas

•

Procesos de ejecución

•

Condiciones locales

•

Restricciones de fundación

La decisión también debería basarse en comparaciones tales: •

Comportamiento estructural

•

Aspectos económicos

•

Estética

Figura 39: Posición del puente

7.8. Condiciones del sitio Una vez identificado el sitio probable para el emplazamiento del puente se necesita obtener información de campo, las condiciones naturales del terreno, del río además los estudios geotécnicos del suelo. Página 41 de 74

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Los puntos cruciales de información de campo referentes son: •

La cuenca de captación del río.

•

Niveles de agua.

•

Estudios de exploración de suelos

7.8.1. Área de captación En términos hidrológicos, una cuenca hidrográfica es un ámbito territorial formado por un río por sus afluentes y por un área colectora de aguas. La extensión de la cuenca de captación del río determina el área para ser incluido en planos y secciones y puede ser usado para estimar los volúmenes de flujo. La cuenca del rio Rocha se encuentra ubicada en el departamento de Cochabamba, esta comienza en la cordillera de Tiraquellegando hasta Capinota, donde se reúne con el rio Tapacari y Arque para formar el rio. Las extensiones que se encuentra en la cuenda del rio Rocha son: Cuenca (60.000 – 300.000 ha) Subcuencas (10.000 – 60.000 ha) Microcuenca ( 𝐴𝑠𝑐𝑎𝑙 ✓ Cálculo del bordillo Diseño a torción Momento ultimo 𝑀𝑢 = 1.3 (𝑀 𝑐𝑚 + 1.67 𝑀𝑐𝑣)

Cortantes actuantes

Carga muerta del poste Vcm Cargas vivas actuantes Vcv

Cortantes actuantes 𝑉𝑢 = 1.3 (𝑞𝑐𝑚 + 1.67 𝑞𝑐𝑣)

Verificación si la torsión puede ser despreciable

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La longitud del a la contribución de la capacidad del, be torsor

Área encerrada por el perímetro exterior de la sección transversal

Perímetro exterior de la sección transversal

Momento torsor mínimo

Distancia horizontal del eje del estribo cerrado más extremo

Distancia vertical del eje del estribo cerrado más extremo

Área cerrada del eje del estribo cerrado más extremo

Revisar la limitación de las dimensiones de la sección transversal

Recubrimiento para las armaduras

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Acero mínimo 𝐴𝑠 min =

14 ∗𝑏∗𝑑 𝑓𝑦

Acero por flexión 𝑎 488410 = 0.9 (𝐴𝑠 ∗ 4200(27.5 − ( )) 2 Donde a:

Verificación 𝐴𝑠 > 𝐴𝑠 𝑚𝑖𝑛

✓ Diseño de la losa

Altura de la losa 𝑆𝑐 = 𝑠 − 𝑏𝑡

𝑡 = 10 + (

𝑆𝑐 ) 30

𝐸 = 0.8𝑋 + 1.14

𝑀𝑐𝑣 =

𝑃𝑋 𝐸

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Momento de impacto 𝑀𝑖 = 1.3 ∗ 𝑀𝑐𝑣

Momento de coche 𝑃 15 𝑀𝑐 = ( )(22.5 + 2.5 + ( ) 𝐸 2 Momento ultimo 𝑀𝑢 = 1.3 (𝑀 𝑐𝑚 + 1.67 (𝑀𝑐𝑣 + 𝑀𝑖 + 𝑀𝑐ℎ)

Diseño de losa interior 𝑙2 ) 8 𝐿𝑐 + 0.61 )∗𝑝 𝑀𝑐𝑣 = 𝛽 ( 9.75 15 𝐼= 𝐿 + 38 𝑀𝑐𝑚 = 𝛽(𝑞𝑇 ∗

𝐷=

1.22 √𝐿𝑐

𝑀𝑖 = 𝐼 ∗ 𝑀𝑐𝑣

Altura de la losa

7.13.

Diafragma

El importante notar que se proveerán diafragma o vigas transversales en los estribos, pilas u uniones articuladas para resistir las fuerzas laterales y transmitir las cargas en puntos de apoyo.

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Momento ch 𝑀𝑐ℎ = (

𝑤 ∗ 𝑙2 ) 8

Cortante carga muerta 𝐿 𝑉𝑑 = 𝑤 ( − 0.67) 2 Momento ultimo 𝑀𝑢 = 1.3 (𝑀 𝑐ℎ + 1.67 𝑀)

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ESTUDIO DE TRAFICO El estudio de tráfico que se obtuvo el año de 2015, mediante aforos realizados durante una semana, con este se obtuvo el volumen de tráfico y la clasificación de la vía. estos datos se obtuvieron del “Proyecto estructural de puente vehicular del municipio de sacaba”.

2.-Camionetas (hasta 2 Tn.)

3.-Minibuses (hasta 15 pasajeros)

4.-Microbuses (hasta 21 pasajeros; de 2 ejes)

5.-Buses Medianos (hasta 35 pasajeros; de 2 ejes)

6.-Buses Grandes (más de 35 pasajeros; de 3 ejes)

7.-Camiones Medianos (de 2,5 a 10,0 t; de 2 ejes)

8.-Camiones Grandes (más de 10,0 t; de 2 ejes)

9.-Camiones Grandes (más de 10,0 t; de 3 ejes)

10.-Camiones Semirremolque

11.-Camiones Remolque

12.-Otros Vehículos

9 7 16 9 8 5 1 55

18 15 21 18 28 25 15 140

56 61 45 74 78 86 71 471

0 1 0 3 0 1 1 6

1 2 0 0 3 1 0 7

0 0 0 0 0 0 0 0

45 25 38 26 52 21 24 231

15 23 12 20 25 24 22 141

2 1 8 4 5 3 1 24

0 0 0 0 0 0 0 0

1 2 4 1 3 1 0 12

3 5 8 1 0 6 8 31

TPDS

1.-Automóviles y Vagonetas

lunes 26 de agosto - domingo 01 de septiembre 2015

TD

PLANILLA DE AFORO VEHICULAR SEMANAL SENTIDO: ida - vuelta

av. Villazon

HORA

TIPO DE TRANSPORTE

PUNTO DE AFORO:

LUNES MARTES MIERCOLES JUEVES VIERNES SABADO DOMINGO TOTAL

150 142 152 156 202 173 143 1118 1118

21.43 20.29 21.71 22.29 28.86 24.71 20.43 159.71

Trafico promedio semanal 𝑇𝐷

TPDS= 7

1118

TPDS=

7

TPDS=159.71 (𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜

𝑚𝑖𝑥𝑡𝑜 𝑑𝑖𝑎

)

Trafico promedio anual IDA-VUELTA

DIA LUNES

Tpi 150

TPDS 1118

(Tpi-TPDS) 937024 Página 72 de 74

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MARTES

142

1118

952576

MIERCOLES

152

1118

933156

JUEVES

156

1118

925444

VIERNES

202

1118

839056

SABADO

173

1118

893025

DOMINGO

143

1118

950625

TOTAL

6430906

𝑠=√

∑(𝑇𝐷𝑖 − 𝑇𝑃𝐷𝑆)2 𝑛−1

𝑠=√

6430906 7−1

𝑠 = 1035 (𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜

𝑚𝑖𝑥𝑡𝑜 ) 𝑑𝑖𝑎

➢ Desviación estándar poblacional estima 𝑁−𝑛

𝜎 = √𝑁−1 *

𝑠

√𝑛

365−7 1035

𝜎 = √365−1 *

√7

=388(𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜

𝑚𝑖𝑥𝑡𝑜 𝑑𝑖𝑎

)

➢ Intervalo de confiabilidad del 95% (k=1.96) A=K*E A=1.96*388 A=760 ➢ Cálculo de TPDA TPDA=TPDS+A TPDA=160+760 TPDA=920(𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑢𝑙𝑜

𝑚𝑖𝑥𝑡𝑜 𝑑𝑖𝑎

) Página 73 de 74

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8. CONCLUSIONES Los puentes son puntos fundamentales de la red de carretera nacional, puesto que son indispensables para la transportación de mercancía y persona, y en consecuencia necesarios para el desarrollo de los habitantes. Por tal motivo, en nuestro día preservar estas estructuras en buen estado es de suma importancia para nuestro país. Actualmente, los puentes de la red carretera nacional se encuentran con graves deficiencias estructurales, puesto que se han enfrentado a efectos de la naturaleza, al incremento en las cargas que circulan sobre ellos. El presente proyecto trata de solucionar este tipo de problemática presentando un proceso de diseño se la superestructura del puente Mailancu de una longitud de 37 m de luz, donde se realizó los cálculos de las partes que componen la superestructura verificando y cumpliendo las condiciones de cálculo según la norma AASHT LRFD. 9. REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA •

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/peralta_r_ra/capitulo 6.pdf7

•

Norma de diseño de puentes AASHTO LRFD

•

Manual de diseño de puentes

•

Libro de Puentes_ Universidad Mayor de San Simón

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