Megapuentes Del Metro de Lima: Puente Huascar y Puente Rimac

 

 

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE Lauréate International Universities

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

INFORME

CURSO:

ESTRUCTURAS Y CARGAS.

TEMA:

MEGAPUENTES DEL METRO DE LIMA  –  PUENTE HUÁSCAR Y PUENTE RIMAC.

CLASE:

10021343.

PROFESOR:

PINTO BARRANTES RAUL.

ALUMNO:

HURTADO ZELADA, ANIBAL. HILARIO FIAFILIO, MARCELO. ROMERO VILLEGAS, STEVE JESUS.

JUNIO 2014 LIMA  – PERU

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INDICE

Desafíos de la ingeniería ingeniería - Megapuentes del Metro de Lima: Inicios de la Obra……… Obra………3 3 Materiales necesarios……………………………………………………………………… necesarios………………………………………………………………………...4 ...4 el concreto usado…………………………………………………………………………… usado……………………………………………………………………………..6 ..6 Tramo 2……………………………………………………………………………………… 2……………………………………………………………………………………… ...8 Detalles del Puente Huáscar ……………………………………………………………… ………………………………………………………………..9 ..9 Concepción estructural………………………………………………………………… estructural…………………………………………………………………..…..10 Pilares………………………………………………………………………………………… Pilares ………………………………………………………………………………………… 12 Cimentaciones……………………………………………………………………………… Cimentaciones ………………………………………………………………………………..13 ..13 Construcción………………………………………………………………………………… Construcción ………………………………………………………………………………… .14 Puente Rímac defensas provisionales del rio…………………………………………… rio…………………………………………….15 .15 Relleno y compactación compactación para plataformas – plataformas – Estructura  Estructura…………… ……………..………………… …………………...16 ...16 Cimentación y excavación excavación concepción concepción estructural……………………………………… estructural……………………………………….18 .18 Pilares y cimentaciones cimentaciones……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 22 Construcción………………………………………………………………………………… Construcción ………………………………………………………………………………… . 23 Características comunes en ambos puentes: Estudio geotécnico de los suelos. Parámetro de diseño………………………………………………………………………… diseño………………………………………………………………………… 24 Cargas - Predimensionamiento Predimensionamiento estructural……………………………………………… estructural………………………………………………..25 ..25 Superestructura……………………………………………………………………………… Superestructura ……………………………………………………………………………… 26 Postensado…………………………………………………………………………………… Postensado …………………………………………………………………………………… 27 Ficha técnica………………………………………………………………………………… técnica………………………………………………………………………………… .28 Encofrado de modo eficiente 29 Construcción del tramo 2 del Metro de Lima muestran gran avance avance………………… ………………….30 .30 Bibliografía…………………………………………………………………………………… Bibliografía …………………………………………………………………………………… 31

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DESAFIOS DE LA INGENIERIA MEGAPUENTES DEL METRO DE LIMA

Con el inicio de la construcción de los puentes Huáscar y Rímac, la imponencia de estas obras en la ciudad ya se puede apreciar, no solo por las primeras columnas de fierro y de concreto de 30 m, sino también por las enormes grúas utilizadas para edificarlas. Los trabajos para concretar ambas estructuras se efectuaron en la parte seca del rio Rímac, a la altura de la Vía de Evitamiento, en cuya zona también se efectuaron dos viaductos del proyecto Vía Parque Rímac a cargo de la Constructora OAS. El Consorcio Metro de Lima hizo todas las coordinaciones para que ambos proyectos no interfieran entre sí. En su momento se realizaron perforaciones en el suelo del rio hasta una profundidad de 35 m en donde se ha colocado varios pilotes que servirán de base a 17 columnas, de unas 30 Ton cada una, que soportaran el peso de ambos puentes. De igual modo, inicio la colocación de la infraestructura horizontal en los puentes, conocida como encofrados de dovela. Estos encofrados se llenaran de concreto en la misma parte superior del puente gracias a un sistema de rieles de carros de arrastre y una grúa para vaciar la mezcla. Este método constructivo permitirá la culminación de los puentes sin necesidad de interrumpir el tránsito en la Vía de Evitamiento o de trabajar en pleno cauce del rio.

INICIOS DE LA OBRA En la construcción de esta obra, se usa el sistema de dovelas sucesivas que es una tecnología nueva en Lima. Las característica de este proceso constructivo es que ejecutamos desde arriba, sin necesidad de apuntalar la parte central de la losa de ambos puentes.

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Cuando se empezó la construcción de la dov dovela ela

cero 0 (o de inicio) s se e

desencofro para luego iniciar el armado del carrito de avance. Todo esto se realizó en el pilar izquierdo. En el pilar derecho, en la dovela 0 se vacío la losa inferior y los muros laterales, así como como se procedió a vaciar la losa superior de la dovela, referentes al puente sobre sobre e ell río Rímac. También se trabajó las columnas externas del puente Rímac. En el eje O27 se ha iniciado la construcción de la viga cajón y en el eje O24 se culminó la tercera etapa de la columna. Cada columna tiene 20 m de altura con cimentac cimentación ión profunda que consta de pilotes de 30 m de profundidad y de diámetro de 1,5 m. en cada estructura central se tiene 9 pilotes de 30 m y en los l os extremos, cuatro pilotes de 22 a 18 m de profundidad. El primer puente que se realizo es el Puente sobre el río Rímac, para lo cual se implementó dos torres grúa (una con capacidad de carga de 2,5 Tn y otra de 4 Tn) para movilizar los materiales y equipos que se necesitan en la parte superior de la losa. En el puente Huáscar se concluyó el estribo izquierdo ya que primero se hizo el estribo derecho que tiene 25 m de altura, algo así como un edificio de cinco o seis pisos.

MATERIALES NECESARIOS En las zapatas del rio Rímac se han empleado 370 Tn de acero y en sus columnas, cerca de 160 Tn. En las zapatas del puente Huáscar se ha utilizado 25% más pues la estructura es más grande. 3

Para las zapatas centrales se ha empleado alrededor de 1350 m  de concreto, en las laterales cerca de 650 m3 y en la columnas centrales, aproximadamente, 4

 

 

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320 m  de mezcla. Se obtuvo un rendimiento de 10 m lineales por cada siete días cuando se inició el proceso de ejecución del tablero superior a través de las dovelas sucesivas. Cabe decir que que ambas estructuras pasaran por enc encima ima de los viaductos 9 y 10 10 de Vía Parque Rímac, la altura del puente Huáscar con respecto al río Rímac es de 27,5 m, con relación a la vía de evitamiento, 8 m y con proporción al viaducto 9 del proyecto de la municipalidad de Lima, 6.5 m. De otro lado la altura del puente Rímac desde el nivel del río será de 23,40 m.

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EL CONCRETO USADO Para las labores del Tramo 2 de la Línea 1 del Metro de Lima, UNICON se encuentra suministrando el concreto, tanto para la construcción de las estructuras del viaducto del tren y estaciones, como prefabricados. UNICON está empleando concretos de diversas resistencias, los cuales serán usados en grandes cantidades hasta finalizar la obra estructural. El contrato asciende a 255,000 m3 de concreto concreto en un plazo de 18 meses, y cuyo término está previsto para diciembre 2013.

Debido a que el cliente “Consorcio Metro de Lima”, utiliza para la elaboración de sus vigas

prefabricadas e ell sistema de pretensado, pretensado, dicho

sistema requiere que el concreto llegue a altas resistencias en poco más de medio día para poder destensarlas, desencofrarlas y utilizar nuevamente el encofrado metálico, dándole mayor rotación al encofrado y además dichas vigas ya fabricadas pueden ser izadas y colocadas en suposición al poco tiempo.

En la planta de prefabricados, hay tres líneas de pretensado en la cual se fabrican diariamente los elementos, teniendo el acero habilitado, tanto el convencional como como el de pretensado, el cual se coloca en los enc encofrados ofrados ya habilitados para luego hacer el tensado de los cables y posteriormente el vaciado de los mismos, luego al día siguiente ya se pueden destensar y desencofrar para luego ser izados hacia la zona de curado. Para los bordes típicos y prelosas prelosas se u utiliza tiliza concreto convenc convencional. ional. La planta de prefabricados, la planta dosificadora y la planta de Ancieta cuentan con una alta capacidad de producción de concreto por día, suministrando material para la línea del metro, zapatas, columnas y estaciones, realizándose el encofrado en el lugar. “Ambas plantas trabajan en turnos de producción de 24 horas al día de lunes a sábado”, comentó el ingeniero.  ingeniero.   Para trasladar esta enorme producción, UNICON ha asignado a la obra más de 30 mixers, de los cuales 21 están en la planta de prefabricados y 10 en Ancieta, y 7 bombas p pluma. luma. Cada frente de trabajo cuenta con una bomba pluma y los mixers necesarios para el vaciado de zapatas y columnas. 6

 

 

Para los puentes sobre el Río Rímac y la Vía de Evitamiento, el Ing. Villaseca señaló que se utilizará un producto especial mediante el empleo de aditivos de última generación en base a policarboxilatos. “En lugar de colocar un sistema de encofrado convencional ‘falsopuente’, el Consorcio utilizará un novedoso sistema mediante el uso de ‘carros de avance’ que consiste en construir el viaducto por bloques suspendidos, los cuales serán colocados en forma simultánea a fin de que las cargas en el tramo de puente avanzado se mantengan balanceadas y equilibradas en todo momento. A través de los ‘carros de avance’ se harán los encofrados, los cual es luego serán postensados”, explicó.  explicó. 

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TRAMO 2 Los puentes Huáscar y Rímac pertenecen al tram tramo o 2 de la línea 1 del Metro de Lima, que abarca alrededor de 12,4 Km desde la Av. Grau (estación Grau) en el cercado de Lima hasta la Av. Los Héroes del Cenepa (estación Bayoyar) en San Juan de Lurigancho.

Los puentes Huáscar y Rímac pertenecen al tramo 2 de la línea 1 del metro de Lima, que abarca alrededor de 12.4 Km desde la Av. Grau en el cercado de Lima hasta al Av. Héroes del Cenepa en san Juan de Lurigancho.

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DETALLES DEL PUENTE HUASCAR El puente Huáscar es del tipo ménsula y está conformado por tres vanos de 75 m, 124 m y 75 m, dando una longitud de 274 m. la estructura se ubica dentro del cauce y con el mismo alineamiento del eje del rio. ri o. La superestructura tiene 8,60 m de ancho, que permite desarrollar las dos líneas del riel para soportar la circulación del tren en ambas direcciones. La cimentación de los pilares está conformada por zapatas apoyadas sobre pilotes debido a las grandes cargas que se trasmiten. La cantidad de pilotes es de 9 y 11 pilotes en cada uno de los pilares centrales, y 4 pilotes en los pilares extremos. El diseño de las cimentaciones también contempla la construcción de un sistema de enrocado para proteger la base del nuevo muro de contención que, a su vez, mantiene al puente aislado del cauce del rio.

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CONCEPCION ESTRUCTURAL El puente propuesto para el viaducto elevado es del tipo segmental de volados sucesivos, con un alineamiento de sur a norte. Posee una altura variable de 3,07 m en los pilares extremos y 7 m en los pilares centrales. El tablero esta diseñado para ser vaciado in situ con concreto postensado. Las  juntas de dilatación están localizadas al final de los soportes de llos os pilares en las luces cortas. El diseño conceptual de estos puentes segmental de volados sucesivos (Cantiléver) escogido para este cruce está directamente relacionado con las necesidades funcionales del mismo y los requerimientos solicitados para construirlo tratando de evitar o minimizar impactos en el cauce del rio y el tráfico de la Vía de Evitamiento. El puente ha sido diseñado como una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón y vaciado in situ, que será postensada en voladizo balanceado desde los dos pilares centrales. La luz principal del puente tendrá 124 m y contara con dos luces adyacentes de 75 m de largo cada una. Contiene un total de cuatro pilares, siendo los dos pilares centrales de unión monolítica con la superestructura (empotrada), y los dos apoyos extremos restantes soportaran la viga de cajón en apoyos deslizantes. Las juntas de expansión serán colocadas en los pilares extremos, constituyendo los límites del puente segmental. Esto último sugiere un método de construcción por volados sucesivos compensados, el cual consiste en construir el cajón del tablero del puente mediante dovelas o segmentos sucesivos, donde cada dovela de concreto se ejecutaran en sitio mediante encofrado deslizante y soportando el peso del siguiente segmento y del encofrado. Cada voladizo es de aproximadamente 62 m de largo; por lo tanto, hay 13 m de luz posterior adyacente al último pilar (pilares 1 y 4) que no pueden ser construidas con esta técnica. Esta pequeña porción deberá construirse con apoyos temporales. En general, el proceso de construcción escogido elimina el uso de apuntalamiento temporal en la luz principal de 124 m, que resultara 10

 

 

dificultoso por la presencia de interferencias. Para esta fase, se han utilizados códigos que funcionan en condiciones de diseño de viento para estructuras similares, y en condiciones sísm sísmicas icas en varias partes del mundo. El tablero se postensará con tendones de acero de alta resistencia que aseguren que todas las cargas durante la construcción y etapa de servicio se realicen de acuerdo con los requisitos r equisitos de los criterios de diseño del proyecto. El análisis estructural, diseño y detalles tienen en cuenta el efecto de las fuerzas debida a la etapa de la construcción. La redistribución de fuerzas como resultado de la fluencia en función de dell tiem tiempo po y los efectos de contracción resultante de cambios en el sistema estático son debidamente evaluados de acuerdo al modelo de fluencia CEB-FIP CEB- FIP 1990. El puente tiene un total de cuatro pilares, siendo los dos centrales monolíticos con la superestructura (empotrada), y los dos apoyos extremos restantes soportaran

la viga c cajón ajón en apoyos deslizantes, demarcando además los

límites mediante juntas de dilatación. La subestructura del puente segmental incluye las columnas que serán de concreto reforzado y vaciadas in situ. Por otro lado, debido a la magnitud de por

efectos de socavación, s se e ha realizado una cimentac cimentación ión profunda por

medio de zapatas apoyadas en pilotes de gran diámetro excavados y vaciados in situ.  Además de trasmitir las cargas verticales vivas y muertas en el suelo, la superestructura también esta diseñada para resistir las fuerzas laterales, siendo los más importantes los efecto sísmicos y los desplazamientos causados por la fluencia, la contracción y la temperatura. El puente segmental escogido comprende también un conjunto de obras complementarias que permiten salvaguardar las estructuras de los posibles daños que generarían generarían las avenidas ex extraordinarias traordinarias al Rio Rímac. Rímac. Estas obras adicionales

comprenden

la

construcción

de

sistemas

de

protección,

encauzamiento y trabajos de limpieza del cauce.

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PILARES Los pilares externos 1 y 4 son del tipo monocolumnas con dimensiones de su sección transversal de 3,20 m por 2,40 m, mientras que los pilares centrales 2 y 3 son del tipo Twin Leaf que tiene la composición de dos columnas con la misma sección que las columnas extremas, con una separación de 1,60 m entre las dos secciones. El análisis de los pilares centrales 2 y 3 se realizó empleando un modelo global 3D en el que la altura libre de las columnas varia en 24,664 m para las pilas O15 y O18, 20,186 m para la pila O16 y 20,501 m para la pila O17. De acuerdo con las especificaciones AASHTO LRFD para diseño sísmico Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, y contando con las condiciones de terreno reportadas en el informe de suelos, el sitio se puede 12

 

 

clasificar como S SDC DC C o D. en con consecuencia, secuencia, los pr principios incipios de cap capacidad acidad de diseño son seguidos y las columnas están diseñadas como rotulas plásticas para el caso de cargas sísmicas. Con el fin de lograr los niveles de ductilidad requeridos para la formación de una rotula plástica, se ha realizado el confinamiento de la columna de concreto, lo que se logra pro medio de zunchos estrechamente espaciados en las zonas plásticas. Se les debe de tener en cuenta que el acero de los pilares cumple con la norma ASTM A706.

CIMENTACIONES Este puente sobre la Vía de Evitamiento esta cimentado sobre pilotes perforados de 1,5 m de diámetro. Los pilares externos 1 y 4 están fundados sobre un grupo compuesto de 5 pilotes de 20 m de longitud y 5 pilotes de 31 m de longitud. Dicho grupo está conectado a través de un cabezal de pilotes de 9 m por 9 m por 3 m. el pilar interno está fundado sobre un grupo compuesto de 9 pilotes de 34 m de longitud. Dicho grupo está conectado a través de un cabezal de pilotes de 15 m por 15 m por 3m. El pilar interno 3 está fundado sobre un grupo Compuesto de 11 pilotes de 31 m de longitud. Ese grupo es está tá conectado a través de un cabezal de pilotes rectangulares de 21m por por 10 m por 3 m, el cual queda esviado esviado 33º

con respec respecto to al eje del puente, con la finalidad de librar la

interferencia con una tubería troncal de agua.

La configuración de los pilotes está diseñada para resistir los momentos de nivel de servicio, fuerzas cortantes, las cargas axiales y demandas de fuerza inducida por el mecanism mecanismo o de rrotula otula plástica de la columna.

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CONSTRUCCION La construcción del tablero se realizara con el método de voladizo equilibrado. Primero se construirá la l a cimentación y los pilares, incluyendo i ncluyendo las dovelas vaciadas in situ que también servirán como segmentos de arranque de los voladizos, que serán lanzados en los dos pilares interiores. i nteriores. Cada segmento típico posterior de 4 m de largo sobre el voladizo será lanzado con un carro de avance desarrollado para adaptar el encofrado a la geometría del puente segmental. El carro de avance se engancha al extremo de la viga en la parte construida y, después del concretado y fraguado de la dovela correspondiente, se pondrá en marcha hacia adelante para construir el siguiente segmento. La estabilidad del voladizo se asegura en cada etapa de la construcción mediante postensamiento de tendones que se ubican en el ala superior de la viga. Una vez que todos los segmentos típicos del cantiléver se construyen, las vigas voladizas serán conectadas con la dovela de cierre y, de esta forma, el tamo principal se hace continuo por medio del concretado de un segmento de cierre de 2 m de largo. Los tramos laterales de 75 m son sensiblemente más largos que la longitud del brazo en voladizo del tramo principal. Así, aproximadamente los últimos 13 m de los tramos laterales, situados cerca de los pilares externos 1 y 4, no se podrán construir mediante la técnica de voladizo. Esta parte se construirá sobre apoyos de carácter temporal.

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PUENTE RIMAC Para iniciar la ejecución de esta estructura, una de las tareas preliminares que se efectuó fue el encauzamiento del río Rímac aguas arriba del puente Huáscar. Estos trabajos fueron necesarios debido a que el eje de la vía está sobre el el lecho de rio y tiene ta tall forma que uno de los ramales de ag agua ua está sobre el alineamiento propuesto. Para realizar dicho encauzamiento se ha diseñado la construcción de un dique de piedra, considerando rocas de 0,80 m de diámetro máximo, bajo una longitud de 80 m, y en su prolongación un terraplén (encimado) conformado por material propio de la zona. Los niveles dela corona del dique (enrocado) son controlados hasta un nivel aproximado de 1,5 m por encima del nivel real del rio, y el del terraplén está ubicado a 1 m por encima del nivel de las plataformas de trabajo.

DEFENSAS PROVISIONALES EN EL RIO  Además del trabajo de encauzam encauzamiento iento del río se ha efectuado la construcción de una defensa de roca y material propio. El enrocado de protección tendrá una longitud en planta de 134, aproximadam aproximadamente, ente, y se han empleado rocas de 0,60 m de diámetro en promedio, teniendo un nivel de corona de 1 m por encima de dell nivel de las p plataformas lataformas de trabajo conformadas. El diseño de este enrocado está hecho bajo la premisa que los trabajos se realizaran realizaran en épocas de estiajes. La función principal de dell enrocad enrocado o propuesto es la de dar protección a trabajadores y maquinas que se ubican en el área de trabajo, la cual se emplaza en la ribera del rio y está destinada a la construcción de la cimentación a través de pilotes y la columna del eje O24, el cual es uno de los pilares centrales del puente sobre el Rio Rímac. Cabe resaltar que también se han realizado labores de ensanchamiento del cauce del curso del rio mediante el proceso del corte de volúmenes de material de lecho en las riberas del mismo.

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RELLENO Y COMPACTACION PARA PLATAFORMAS Se han efectuado labores de rellenos compactados para la conformación de las plataformas necesarios para trabajos de pilotajes y excavaciones para cimentaciones de de los ejes O24-25-26-27. Los niveles de estas plataformas serán controlados hasta obtener 50 cm, (aproximadamente), por encima del nivel real del río. El material a emplear para estas tareas será, principalmente, el propio de la zona, proveniente de los cortes de taludes (piedra grande y material granular).

ESTRUCTURA El Puente Rímac propuesto es del tipo ménsula y está conformado por tres vanos de 65 m, 110 m y 65 m, dando una longitud total de 240 m, dejando libre todo el cauce del río y proporcionando una longitud mayor a lo recomendado. La superestructura tiene 8,64 m de ancho, que permite desarrollar las dos líneas de riel para soportar la circulación de dell tren en am ambas bas direcciones. La cimentación de los pilares está conformada por zapatas apoyadas sobre pilotes debido a las grandes cargas que se transmiten, así como los posibles efectos de socavación delos pilares cimentados en el río. La cantidad de pilotes para cada uno de los pilares es de 9 nueve en cada una de las centrales, y de cinco en cada uno de los dos pilares extremos. extremos. En el diseño de las cimentaciones se ha considerado la ejecución de un sistema de enrocado para proteger los estribos de los posibles deslizamientos de los taludes adyacentes, que podrían ocurrir como consecuencia de la socavación general, ocurrir una avenida del río poco inusual. i nusual.

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Ambos puentes han sido diseñados como una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón vaciado in situ, que será postensada en voladizo balanceado desde los dos pilares centrales. Este método constructivo permite edificar ambas estructuras tratando de evitar o minimizar impactos n el cauce del río y el tráfico desarrollado en la Vía de Evitamiento.

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CIMENTACIONES Y EXCAVACIONES La parte de la cimentación involucra a los pilotes medidos desde el nivel del fondo de zapata cabezal hasta la punta inferior del pilote. Los trabajos a ejecutar se consideran consideran desde e ell nivel de fo fondo ndo de zapata ca cabezal bezal hast hasta a la superestructura. Luego de haber realizado los trabajos de vaciado de concreto de los pilotes se proce procedió dió a la construcc construcción ión de la zapata cabeza cabezal, l, para lo cual fue necesario hacer excavaciones en el lecho del río.

CONCEPCION ESTRUCTURAL El puente propuesto para el viaducto elevado sobre el río Rímac es del tipo segmental de volados sucesivo, con un alineamiento de sur a norte. Está conformado por tres vanos de 65 m, 110 m y 65 m; el vano central de 110 m cruza exactamente sobre el río Rímac, siendo entonces de una longitud de 240 m, con una superestructura de 8,40 m de ancho y de altura variable de 2,75 m en los pilares extremos y 6 m en los pilares centrales, que permiten desarrollar las dos líneas del riel para soportar la circulación del tren en ambas direcciones. El primer tramo del puente de 65 m, se ubica en una curva horizontal de 400 m de radio. Este tablero está diseñado para ser vaciado in situ con concreto postensado. Las juntas de dilatación están localizadas al final de los soportes de los pilares en luces cortas. Las juntas también constituyen los límites de los puentes sobre el río Rímac. El diseño conceptual del puente segmental de volados sucesivos (cantiléver) escogido para este cruce está directamente relacionado con las necesidades funcionales del mismo y los requerimientos solicitados para este cruce que permita construir el puente sobre el río Rímac, tratando de evitar o minimizar impactos sobre el cauce del río y el trafico desarrollado en la Av. 9 de Octubre. El puente ha sido diseñado como una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón y vaciado insitu, que será postensada en voladizo balanceado desde los dos pilares centrales. 18

 

 

Se han realizado perforaciones al suelo del río Hasta una profundidad de 35 m, en donde se han Colocado varios pilotes que servirán de base a 17 columnas, de 30 Tn cada una, que soportaran el peso de ambos puentes  

La luz principal de dell puente tendrá 110m y dos luces adyacentes de 65m de largo cada una. Contiene un total de 4 pilares, siendo los dos pilares centrales de unión m monolítica onolítica con la supe superestructura restructura (empotrada), y los dos apoyos extremos restantes que soportan la v viga iga cajón en apoyos deslizantes. Las

juntas

de

expansión

serán

colocadas

en

los

pilares

extremos,

constituyendo los límites del puente segm segmental. ental. Esto último sugiere un método de construcción por volados sucesivos compensados,, el cual consiste en construir el cajón del tablero del puente compensados mediante dovelas o segmentos sucesivos , donde cada dovela de concreto se ejecuta en sitio mediante encofrado deslizante y soporta el peso del siguiente segmento segmento y de dell encofrado.

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Cada voladizo tiene aproxim aproximadamente adamente 55m de largo ; por lo tanto, hay 10m de luz posterior adyacente al último pilar ( pilares 1 y 4) que no pueden ser edificados con esta técnica . E Esta sta pequeña porción se ejecutara con apoyos temporales. En general, el proceso de cons construcción trucción es escogido cogido elim elimina ina

el uso de

apuntalamiento temporal temporal en la luz p principal rincipal de 110 m m,, que resu resultaría ltaría dificultoso por la presencia del c cauce auce del rrio. io. Para esta fase del diseño se h han an ut utilizado ilizado códigos que funcionan en condiciones de diseño de viento para estructuras similares , y para condic condiciones iones sísmicas en varias partes del mundo. La solución estructural del puente segmental viene definida por una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón y vaciado en sitio, que será postensada en voladizo balanceada desde los dos pilares centrales . El tablero tablero se postensa con tendo tendones nes de acero

de a alta lta resistencia que

aseguren que que todas las cargas durante la construcc construcción ión y la etapa de servic servicio io se realizan realizan de acuerdo con los requisitos de los criterios de diseño del proyecto. El análisis estructural, diseño y detalles tienen en cuenta el efecto de las fuerzas fuerzas debidas a las etapas de constru construcción. cción. la rredistribución edistribución de fuerzas debido a la fluencia en función del tiempo y los efectos de contracción resultante de cambios en el sistema estático son debidam debidamente ente evaluados de acuerdo al modelo de fluencia CEB-FIP 1990. El puente tiene un total de cuatro pilares, siendo los dos pilares centrales monolíticos con la superestructura (empotrada), y los dos apoyos extremos

restantes , que soportan

la v viga iga cajón en apoyos deslizantes ,

demarcando además los limites mediante juntas de dilatación . La subestructura subestructura del puente segmental incluye las co columnas lumnas que s son on de concreto reforzado y vaciados in s situ. itu. por otro lado debido a la magnitud de las cargas

transmitidas

, las características

del

suelo

y el relleno

existente , y los factores a considerar por efectos de socavación se tiene que realizar una cimentación profunda por medio de zapatas apoyadas en pilotes de gran diámetro excavados y vaciados in situ. 20

 

 

 Además de transmitir las cargas verticales vivas y muertas al suelo, la superestructura también está diseñada para resistir las fuerzas laterales , siendo las

más importantes los efectos sísmicos

y los efectos

de los

desplazamientos causados por la fluenc fluencia ia , la contracc contracción ión y la tem temperatura peratura . El puente segmental

escogido

comprende también un conjunto salvaguardar

las estructuras

para el cruce

de obras

sobre el rio Rímac

complementarias que permiten

de los posibles

daños

que generarían las

avenidas extraordinarias del rio Rímac . Estas obras sistemas

de

complem complementarias entarias

comprend comprenden en

protección , encauzam encauzamiento iento

la construcción construcción

y adicionalmente

trabajos

de de

limpieza del cauce.

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PILARES Los pilares extremos 1 y 4 ((ejes ejes O24 y O27 O27)) son del ttipo ipo monocolum monocolumnas nas , con dimensio dimensiones nes de su sección transver transversal sal de 3.50 m por 1.40m , mientra mientras s que los pilares centrales 2 y 3 ( ejes O25 y O26) son del tipo twin leaf que tiene tiene la composición de dos columnas con la misma sección que las columnas extremas extre mas , con la separación de 1.40m de claro entre las dos seccione secciones s . el análisis

de los pilares

centrales

1 y 2 (ejes O25

y O26), se realizó

empleando un modelo global en 3D , en el que la altura libre de las co columnas lumnas varia como sigue : 21.619 m para la p pila ila O O24 24 , 17.49 17.497 7 m para las pilas O25 y O26 , y 18.181 18.181 m para la pila O27. Las columnas serán diseñadas como rotulas plásticas para el caso de cargas sísmicas. con el fin de lograr los niveles de ductilidad requeridos para la formación de una rot rotula ula plástica , es necesario el confinam confinamiento iento de la columna de concreto , lo que se logra por medio de zunchos estrecham estrechamente ente espaciados en las zonas plásticas . Se debe de tener en cuenta que le acero de los pilares cumple con la norma ASTM A706.

CIMENTACIONES El puente Rímac esta cimentado sobre pilot pilotes es perforados de 1.5 m de diámetro. Los pilares externos 1 y 4 (ejes O24 y O27) están fundad fundados os sobre un grupo compue compuesto sto de cinco p pilotes ilotes de 13. 13.5 5 m de longitud. Dicho grupo está conectado a tra través vés de un cab cabezal ezal de pilotes de 11m por 9m por 2.5 m. Los pilares internos 2y 3 (ejes O25 y O26) están fundados sobre un grupo compuesto de nueve pilotes de 23m de longitud. Dicho grupo está conectado a través de un cabezal de p pilotes ilotes de 15m por 15m por 2.5m 2.5m.. La configuración de los pilotes

está diseñada

para resistir

los

momentos de nivel de servicio, fuerzas constantes, las cargas axiales y las demandas de fuerza

inducida

por el mecanism mecanismo o

de rotula plástica de la

columna.

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CONSTRUCCIÓN La ejecución del tablero

del puente se realizara con el método de

voladizo equilibrado. primero se construirá la ,incluyendo las dovelas vaciadas in situ

cimentación

que también

y los pilares servirán como

segmentos de arranque de los voladizos que serán lanzados en los dos pilares interiores. Cada segmento segmento típico poster posterior ior de 4m de lar largo go sobre e ell vola voladizo dizo será lanzado con carro de avance desarrollado para adaptar el encofrado a la geometría de puente segmental. El carro de avance se engancha del extremo de la viga en la parte construida y después del concretado y fragu fraguado ado de la dove dovela la correspondiente, podrá ponerse

en marcha

hacia adelante

para construir

el siguiente

segmento. La estabilidad del volad voladizo izo se asegura en cada etapa de la construcción por postension postensionamiento amiento de tendones que se ubican en el ala superior de la viga . Una vez que todos los segmentos típicos del cantiléver se construyen , las vigas voladizas serán conectadas con la dovela de cierre y, de esta forma , el tram tramo o principal se hace continuo por m medio edio del concretado de un segmento de cierre d de e 2 m de largo. Los tramos tramos laterales de 65 m s son on sensiblem sensiblemente ente más largos que la longitud del brazo en voladizo del tramo principal. Así, los últimos 10m, aproximadamente, de los tram tramos os laterales, situados c cerca erca

de los p pilares ilares

externos 1 y 4 no se pueden construir m mediante ediante la técnica de vo voladizo. ladizo. Esta parte se construirá sobre apoyos de carácter temporal.

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CARACTERÍSTICAS COMUNES EN AMBOS PUENTES

ESTUDIO GEOTÉCNICO Y DE SUELOS El consorcio metro de Lima, dentro de su programa de estudios geotécnicos, considero la ejecución de sondajes diamantinos y ensayos de penetración estándar, además de la investigación geofísica que abarca los puentes, para lo cual se efectuaron ensayos MASW y de refracción a o largo del alineamiento de dichas estructuras. El tramo o, donde se ubican Huáscar y Rímac, eta conformado por material aluvial que pertenece al cono de de deyección yección del rio. As Asimismo, imismo, cerca al cauce se presentan terrazas a artificiales rtificiales con d depósitos epósitos de depós depósitos itos y basura. Del registro de perforaciones desarrolladas por el consorcio se encontró material fluvial-aluvial de rio Rímac , conformados por bolos y cantos 20 cm a 60cm , englobados en una matriz de grava

arenosa con

algunos lentes de arena algo gravosa y, en muy pocos sectores , algunos pequeños lentes de material fino de tipo limos y arcillas .

PARÁMETROS DE DISEÑO: La velocidad máxima permitida se será rá de 80 km/h. Esta s será erá la rap rapidez idez en los puentes

ya que se encuentran en tramos rectos. Las obras tendrán

cada una un galibo m mínimo ínimo entre calzada y estructuras sob sobre re pasante 5m (en zona urbana), altura libre a considerar de acuerdo a la evaluación hidráulica, y el sistema de vía estará acondicionada especialmente para permitir el rodamiento y el guiado de los coches por m medio edio de ruedas metálicas. Las vías estarán constituidas por rieles y elem elementos entos similares a los de una vía férrea clásica, con una troch trocha a estánd estándar ar de 1.436m 1.436mm. m.

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CARGAS Para el cálculo de de las dema demandas ndas por peso propio de los e elementos lementos de 3

concreto se utilizó un peso unitario gc= 2.50tn/m , mientras que las cargas muertas se dieron en fu función nción a un metrado de carg cargas as de peso muerto tales como balasto, riel, durmientes, bordes típicos ,canaletas , etc. Es importante nota notarr que la m magnitud agnitud considerablemente considerablem ente

mayor

a los niveles

de las c cargas argas m muertas uertas es

de carga que se presentan en

puentes de carreteras y, por lo tanto , las estructuras de los puentes ; al igual que el resto resto del viaducto del m metro etro

de lima , tendrá una configuración y

propiedades esencialmen esencialmente te d distintas. istintas. C Con on respecto a las cargas

vivas

empleadas en el dimensionamiento, estas corresponden a las de un tren de dos coches

más la locomotora de m maniobra aniobra (carga m máxima áxima por eje de un

coche cargado de 11.58 tn y carga máxima por eje de la locomotora de maniobra de 17 tn).

PREDIMENSIONAMIENTO PREDIMENSIONAMIEN TO ESTRUCTURAL:  En la construcción segmentada, los procedimientos de ejecución de las superestructuras de los puentes

se realizaran

segm segmento ento por segmento,

gradualmente, con voladizos desde dos pilares centrales. A medida que los voladizos avanzan en ambos lados, la secue secuencia ncia de construcc construcción ión asegura que esta se mantenga balanceada y equilibrada en todo momento. La estabilidad

del voladizo

será

segura en cada paso de la

construcción, postensionando los cables (cordones de 1919-0.6”φ) 0.6”φ) que estarán en el ala superior de la viga. La unión de los voladizos en e ell centro de la luz principal se lograra mediante el vaciado de cierre. Las losas de plataformas serán postensad postensadas as con cab cables les de ac acero ero de gran resistencia resistencia para as asegurar egurar que todas las cargas durante la cons construcción trucción y el servicio sean resistidas de acuerdo con los requisitos del diseño del proyecto.

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El análisis estructural ,diseño y detalles consideran el efecto de fuerzas contenidas durante las etapas de construcción .la redistribución de fuerzas debido a la fluencia y retracción de dell concreto resultado de cam cambios bios

en el

sistema estático son debidamente considerados usando el modelo de fluencia del concreto CEB-FIP de 1990.  Además de transmitir las cargas verticales permanentes y vivas al terreno, las subestructuras subestructuras también están diseñadas para soportar los efectos laterales, principalmente principalmente los efectos sísm sísmicos icos y de desplazam desplazamientos ientos causados por fluencia, retracción y temperatura. Los dos pilares centrales 2 y 3 en cada uno de los puentes son monolíticos con la superestructura, mientras mientras que los pilares exteriores 1 y 4 permiten el libre desplazamiento longitudinal de la superestructura .sin embargo el desplazamiento re relativo lativo transversal e en n los pilares extremos está restringido mediante el empleo de llaves de corte . El diseño está orientado orientado a liberar los pilares exteriores exteriores de los efectos de fluencia o retracción o desplazamientos relacionados con la temperatura. Esto lleva a un c concepto oncepto sísmico en e ell que solo los dos pilares centrales de Huáscar y Rímac participan longitudinalmente; sin embargo, de modo transversal, todos los pilares pueden resistir las fuerzas fuer zas sísmicas.

SUPERESTRUCTURA Esta parte en ambos puentes estará conformada por una viga cajón con dos almas, relativamente relativamente gruesas, de 550mm de ancho, ya que una porción de la sección del alma ocupada por los ductos del postensado debe ser descontinuada al análisis de capacidad de corte .adicionalmente, almas gruesas harán que sea más fácil el pos posicionamiento icionamiento

de los anclajes para

tendones y el vaciado de concreto de los l os mismos. Las almas verticales, en contraste con las inclinadas, han sido propuestas para para minim minimizar izar

los costos de las formas requer requeridas idas deb debido ido al

peralte variable. El peso propio de las vigas, que es de proporción considerable 26

 

 

con respecto al peso total debido al proceso constructivo envuelto, es completamente soportado por las secciones en la vecindad de las pilas; por lo tanto, las secciones medias en las luces tienen mucho menos esfuerzo que las secciones cerca de los soportes .en consecuencia, esto nos lleva a la opción de una viga con peralte var variable, iable, disminuye disminuyendo ndo desde las pilas hacia e ell punto del vano. El espesor mínimo de 250 mm del ala superior de la viga está determinado por su res resistencia istencia transversa transversall a la flexión

bajo cargas v vivas; ivas;

mientras que el espesor del ala inferior de la viga, va variable riable desde 300mm hasta 900 mm de espesor, es está tá determ determinado inado por e ell recubrimiento requerido para los tendones localizados en su interior. El peralte de la viga tiene una variación parabólica, la cual corresponde prácticamente con la deformación de vigas en vola voladizo dizo bajo peso prop propio. io.

POSTENSADO   En ambas estructuras, el post ten tensado sado long longitudinal itudinal del puent puente e segmental e en n volados sucesivos está formado por te tendones ndones para voladizos y tendones para continuidad. Cada tendón está compuesto por un número variable de cordones de siete cables. Un cordón típico tiene 15.2mm de diámetro y está hecho de acero de alta resistencia, con una capacidad m máxima áxima de 1860 M Pa. Los tendones de la viga en voladizo se colocan en las proximidades del ala superior superior de la viga y s se e instalan durante la construcc construcción ión en voladizo para resistir el momento momento negativo. Estos tendones s se e tensan sim simétricamente étricamente a cada lado de los pilares centrales y se m mantienen antienen esencia esencialmente lmente horizontales con el fin de reducir la fricción y, por consiguiente, facilitar su enroscado. En comparación comparación con los tendones d desviados esviados convencionalm convencionalmente, ente, esta configuración de pretensado conduce a una cierta pérdida de la capacidad de corte, sin embargo, esta merma es fácilmente compensada ya sea aumentando el espesor del alma ,añadiendo más acero en esta última o mediante la instalación de pretensado vertical en la misma .cabe resaltar que tendones para continuidad serán instalados cerca del centro de luz pues su

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objetivo es lograr la continuidad de la viga y resistir los momentos resultantes de flexión.

FI FICH CHA A T CNI CNICA

PROYECTO:

SUBPROYECTO:

Ejecución de ob obras ras c civiles iviles y electromecánicas del sistema si stema eléctrico de transporte masivo de Lima y Callao. Línea 1, tramo 2: Av. Grau – Grau  –san san juan de Lurigancho. Tramo 0, Puente sobre la vía de Evitamiento y el rio Rímac.

UBICACIÓN:

Distritos de Cercado, El Agus Agustino tino y San Juan de Lurigancho

CLIENTE:

MTC-Autoridad Autónom Autónoma a del T Tren ren Eléctrico.

CONTRATISTA:

SUPERVISOR:

Consorcio Metro de Lima (Constructora Odebrecht – Odebrecht – GyM).  GyM).

Consorcio cesel – cesel – Poyry  Poyry

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ENCOFRADO DE MODO EFICIENTE Pr alas columnas de más de 20 m se utilizó el encofrado vertical ORMA que es un sistema versátil que ya puede soportar grandes presiones de concreto, y se vienen utilizando en diferentes columnas del proyecto, lo operarios previa capacitación, pudieron armar fácilmente el encofrado. Las columnas fueron realizadas en dos etapas: “en la segunda se utilizaron las CONSOLAS BMK y andamios BRIO, que sirvieron como plataforma de trabajo para colocar el encofrado ORMA de una manera se segura gura y rápida”.  rápida”.  Por otro lado para la dovela 0 donde se emplearan carros de avance para los puentes, se usaron cimbras MK de 20 m de altura lo cual sirve de soporte para los perfiles, hasta la em empresa presa ULMA

también ha brindado el sistem sistema a de

andamios ULMA. ULMA no solo brinda soluciones para grandes desafíos, sino también para facilitar el bienestar y dar seguridad cuando se requiera.

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JUNIO 2014 CONSTRUCCIÓN DEL TRAMO 2 DEL METRO DE LIMA MUESTRAN GRAN AVANCE. Las obras del Tramo 2 de la línea 1 del Metro de Lima, continúan adelante. Por ejemplo, los puentes Huáscar y Rímac, sobre la Vía de Evitamiento y el río “Hablador”, que son parte del citado tramo, se encuentran, encuentran , hasta la fecha, en un avance del 57%. La obra civil de las estaciones de dicho tramo, que tiene una longitud de 12.40 km, se encuentra prácticamente terminada y ahora los trabajos están ingresando a la fase mecánico-eléctrica, es decir, colocar las escaleras mecánicas y las instalaciones eléctricas necesarias para que pasen los trenes del Metro de Lima. El ingeniero residente de esta obra, Walter Villavicencio, informó que se han levantado las columnas de los puentes Huáscar y Rímac, de 30 m de alto, con el apoyo de una grúa de 240 toneladas. “Estas columnas pesan 40 toneladas y ahor a estamos trabajando en el puente Huáscar, la superestructura en los pilares centrales, para implementar la metodología de carros de avance y construir a nivel aéreo sin tener que interrumpir el tráfico vehicular en la zona”, precisó.  precisó.  Villavicencio también señaló que para la construcción de dichos puentes se han levantado muros de contención a fin de trabajar en el lecho del río Rímac. 3

Dichos muros pueden soportar hasta 315 m   de agua y están preparados para aguantar los embates del río “Hablador” hasta en su nivel más alto, como fue en enero pasado. 3

“La proyección de este diseño es para soportar hasta 500 m   de agua cuando se entregue la obra y, como se puede observar, aquí hemos trabajado sin problemas: el agua no ha ingresado para nada”, recalcó.  recalcó.  Cabe señalar que los puentes Huáscar y Rímac tienen un plazo de 15 meses 2

para ser culminados y que cada uno tiene una longitud de 240 y 270 m .

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BIBLIOGRAFIA   Metro de Lima, Línea 2, (consulta internet internet   http://www.aate.gob.pe/metro-



de-lima/la-red/linea-2/)) fecha 22 junio 2014 10pm. de-lima/la-red/linea-2/   Constructivo, Rev Revista ista al servicio y des desarrollo arrollo de la construcción, año 15



edición 92, Abril – Abril – Mayo  Mayo 2013, pág. 41 – 41 – 51.  51.

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