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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

“ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS DEL ESTADO DE PUEBLA, PUE.”

MEMORIA QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO CIVIL

PRESENTA ARTURO URRUTIA PIÑA

DIRECTOR DE TESIS ING.DAVID HERNANDEZ SANTIAGO

XALAPA, VER

2010

DEDICATORIA:

A DIOS. QUE SIEMPRE CONTAMOS CON EL EN TODO MOMENTO.

A MI ESPOSA E HIJOS. ADELA ALFARO PEREZ, ISAAC ARTURO E IAN AXEL URRUTIA ALFARO DEDICO CON MUCHO AMOR Y CARIÑO ESTA TESIS.

A MIS PADRES Y PADRINOS: MARTIN URRUTIA LOZANO Y ANA PIÑA VAZQUEZ. PEDRO VAZQUEZ SANTAMARIA Y ELVIRA BALLESTEROS CORONA CON MUCHO CARIÑO Y POR DARME SU APOYO, AMISTAD Y CONFIANZA SIEMPRE.

A MIS HERMANOS: POR SU COMPAÑÍA, CONFIANZA Y ALIENTO EN TODO MOMENTO ESPERANDO NO HABERLOS DEFRAUDADOS LOS QUIERO MUCHO.

A MIS CUÑADAS Y CUÑADOS. PARA QUIENES LES DESEO LO MEJOR DE ESTA HERMOSA VIDA.

LAS FAMILIAS: POR QUE TENGO LA GRAN FORTUNA DE CONTAR CON USTEDES. FAM. ALFARO PEREZ FAM. URRUTIA PIÑA FAM. PABLO SANCHEZ FAM. USCANGA LOPEZ FAM. RAYGADAS SALAZAR FAM. MENDOZA MARTINEZ FAM. LOPEZ HERNANDEZ FAM. HERNANDEZ GOMEZ FAM. CORTEZ SANCHEZ FAM. HERNANDEZ FLORES

AGRADECIMIENTO: A MIS AMIGOS QUE DE ALGUNA U OTRA FORMA COLABORARON CONMIGO GRACIAS. CATEDRATICOS. LES AGRADESCO SU VALIOSA DIRECCION Y AYUDA EN ESTA TEIS, GRACIAS POR DARME LA OPORTUNIDAD DE RELIZARME COMO PROFESIONAL.

Índice CAPITULO I .................................................................................................................................................. 1 INTRODUCCION ................................................................................................................................. 1 1.1. HISTORIA DE LOS PUENTES EN MEXICO Y EL MUNDO .................................................................... 2 1.3. ANTECEDENTES. ............................................................................................................................. 13 1.4. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO CARRETERO DONDE SE UBICARA DEL CRUCE DEL PUENTE. ................................................................................................................................................ 19 1.5. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL TRAMO DE LOCALIZACIÓN DEL CRUCE. ............................. 21 CAPITULO II ............................................................................................................................................... 24 ESTUDIOS DE CAMPO ................................................................................................................... 24 2.1. ESTUDIOS DE CAMPO ..................................................................................................................... 25 2.2. ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS. ............................................................................................................ 25 2.3. GENERALIDADES DEL ESTUDIO TOPOHIDRAULICO E HIDROLOGICO.............................................. 26 2.4. ESTUDIOS HIDRAULICOS. ............................................................................................................... 28 2.5 ESTUDIOS DE CIMENTACIÓN. (MECANICA DE SUELOS) .................................................................. 38 2.6. ESTUDIOS DE CONSTRUCCIÓN. ...................................................................................................... 60 2.7. ESTUDIOS DE TRANSITO. ................................................................................................................ 61 CAPITULO III .............................................................................................................................................. 63 ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE ........................................................................................... 63 3.1. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DEL PUENTE A PARTIR DE LAS CONDICIONES TOPOGRÁFICAS. .............................................................................................................................................................. 64 3.2. DETERMINACIÓN DEL TIPO DE CIMENTACIÓN Y LA PROFUNDIDAD DE DESPLANTE BASÁNDOSE EN LAS RECOMENDACIONES DE MECÁNICA DE SUELOS. ...................................................................... 67 3.3. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE LOS CLAROS PARCIALES Y DE ELEVACIÓN DE LA RASANTE. .............................................................................................................................................................. 70 3.4. ELECCIÓN DEL TIPO DE SUPERESTRUCTURA Y SUBESTRUCTURA. .................................................. 72

3.5. ELABORACIÓN DE 2 ANTEPROYECTOS PARA EL CRUCE. ................................................................ 80 CAPITULO IV ............................................................................................................................................ 103 ANÁLISIS Y DISEÑO..................................................................................................................... 103 4.1. COMENTARIOS DE LAS PRINCIPALES ESPECIFICACIONES EN QUE SE BASARA EL PROYECTO DEL PUENTE Y CRITERIOS A SEGUIR EN PARTES DE ANÁLISIS Y DISEÑO. ................................................... 104 4.2. DATOS DEL PROYECTO. ................................................................................................................ 120 4.3. ANÁLISIS LONGITUDINAL POR SISMO. ......................................................................................... 125 4.4. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUPERESTRUCTURA ........... 133 4.5. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LA LOSA ................................................................. 135 4.6. ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES. ................................................................................................... 157 4.7. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS. .......................................................................................... 170 4.8. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS. .......................................................................................... 171 4.8. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUBESTRUCTURA ................... 173 4.9. SUBESTRUCTURA DATOS DEL CABALLETES. (ESTRIBO ................................................................. 175 4.10. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS CABALETES (ESTRIBO). ....................................... 176 4.11. SUBESTRUCTURA ....................................................................................................................... 218 4.12. SUBESTRUCTURA ANÁLISIS DEL SISMO. ..................................................................................... 221 4.13. SUBESTRUCTURA GRUPOS DE CARGAS CONSIDERADAS............................................................ 222 CAPITULO V ............................................................................................................................................. 224 ELABORACION DE PLANOS ..................................................................................................... 224 5.1. ELABORACION DE LOS PLANOS RESPECTIVOS PARA CADA UNO DE LOS ELEMENTOS QUE FORMAN LA ESTRUCTURA GENERAL DEL PUENTE. ............................................................................................ 225 5.2. ELABORACION DE PLANO GENERAL CON DATOS, ESPECIFICACIONES, RECOMENDACIONES DE CONTRUCCION Y CANTIDADES TOTALES DE OBRA. ........................................................................... 226 CAPITULO VI ............................................................................................................................................ 227 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................................... 227

6.1. SE HARA UNA SINTESIS DE TODO EL TRABAJO Y SE DARAN SUGERENCIAS PARA FUTURAS APLICACIONES DE LOS ELEMENTOS USADOS DURANTE EL DESARROLLO DEL PROYECTO.................. 228 6.2. SI ES POSIBLE SE DARAN RECOMENDACIONES PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO, PUENTES SIMILARES HA ESTOS. ......................................................................................................................... 229 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 230

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U. V. – F. I. C.

CAPITULO I

INTRODUCCION

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1.1. HISTORIA DE LOS PUENTES EN MEXICO Y EL MUNDO La construcción de México moderno se ha venido desarrollándose a través de su historia con la aplicación de los conocimientos de la ingeniería en todas las ramas que la integran. Los puentes reflejan una expresión universal de civilización y cultura, y a través del tiempo han significado una inquietud para los diseñadores y constructores quienes se preocupan por encontrar cada vez mejores soluciones estructurales adecuadas a los recursos económicos, materiales y al desarrollo de equipos y técnicas constructivas, buscando además superar cada vez la belleza arquitectónica, lo que hace que el puente jerarquice la manifestación artística de una obra vial. El hombre primitivo descubrió los puentes naturales, al enfrentarse ante un rio demasiado ancho y para poder cruzar recorría sus márgenes donde después encontraría un árbol derribado y atravesando el rio de orilla. Los primeros puentes fueron construidos por la misma naturaleza, posteriormente trenzado ramas largas y finas construirían los primeros puentes colgantes. El primer puente que se menciono es el de babilonia sobre el rio Éufrates (1900 a. c.) los puentes sobre barcazas fueron construidos para la guerra, cuando los persas estaban empeñados en la conquista de babilonia. También se tiene conocimiento que el primer constructor de puentes fue Mondrucles de Samosi quien construyo un puente militar en el Bósforo en el año 493 a. c., la longitud de este puente era de 1 Km. El puente más antiguo de los que se conservan en el mundo hasta la fecha, fue construido por los griegos en el año 850 a. c., en la ciudad de Esmima, localidad que actualmente forma parte del territorio de Turquía. Los romanos son maestros en la fabricación y el arte de los puentes, utilizando al principio la madera, la piedra y el ladrillo, reforzando con grapas o abrazaderas de hierro. En la historia se registra que el primer puente romano fue construido en el año 621 a. c. sobre el rio Tíbet, siendo una raza de conquistadores, construyeron cientos de puentes desde el extremo norte de las galias (hoy Francia) hasta en la áfrica y desde España hasta el Asia menor. Hoy en día subsisten numerosos puentes de los que se construyeron los romanos, a quienes con justicia se considera como constructores por excelencia. En España se conservan muchos puentes de la época romana entre los que merecen mencionarlos : el salamanca sobre el Tormes con 27 arcos de 10.00 m de longitud; el de Mérida sobre el Guaroliana con 60 arcos; el Córdoba, sobre el Guadalquivir con 16 arcos reconstruidos para los musulmanes, el de Alcántara sobre el tajo, que tiene 48.00 m de altura desde el nivel de aguas hasta el pavimento y hasta 60.00 m al fondo del rio; está formado por 6 arcos de medio punto, dos de los cuales tiene 28.00 a 30.00 m de luz. El primer puente de piedra levantado sobre el rio Támesis, en Inglaterra se termino a finales del siglo XIII. Tenía una galería cubierta de madera con tiendas alineadas en ambos lados formando una calle, a fines del siglo XIX fue remplazado por otro nuevo, el famoso puente de la torre de Londres, que mide más de 265 m de largo.

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A fines del siglo XVII se construirá puentes de hierro fundido, donde este tipo de material no puede ser aplastado, pero puede derrumbarse a causa de una considerable fuerza de tracción por lo que se opto por utilizar otro tipo de material llamado hierro forjado, que tiene mayor resistencia a la tracción. Con dicho material siguieron construyéndose muchas obres de ingeniería, hasta que en el siglo XIX a unirse el acero. La construcción de los primeros puentes colgantes metálicos se debe al ingeniero francés Marcos Seguin. Con el empleo de acero, es posibles cubrir grandes claros, así como también el sistema constructivo permite construir mayores cloros, con puente de vigas no se pueden dar distancias entre pilares superiores a 300 m, mientras que empleando acero se avanza hasta 500 m y con un puente colgante, de hasta 1300 m. En este aspecto, México hederá una tradición que data desde la época de la colonia, según se tiene conocimiento, sus pobladores recorrían grandes distancias en busca de alimentos, pero sobre su paso se encontraban con múltiples obstáculos como ríos y barrancas; para evitar estos, se improvisaban puentes que eran construidos a base de troncos y ramas de algunos árboles que eran colocados perpendiculares a los ríos o arroyos. También se empleaban grandes cuerdas con palos y troncos amarrados, los cuales formaban los famosos puentes colgantes y que eran colocados en pequeñas barrancas y precipicios. Fue de esta manera como fueron apareciendo los primeros puentes ideados de acuerdo a las necesidades de aquella época y con el paso del tiempo, el descubrimiento del cemento y del acero y la constante aparición de ingenieros mexicanos en materia de planeación, diseño y construcción de vías terrestres, hoy en día se tiene un gran desarrollo en la ingeniería de puentes en México. La evolución de los puentes, se debe principalmente a los cambios que han tenido los vehículos de motor, en sus dimensiones, peso y velocidad de operación, al volumen del tránsito, la disponibilidad de mejores materiales de construcción y su utilización racional; al amplio conocimiento de los elementos que forman las estructuras y a la facilidad para su análisis con el empleo de computadoras electrónicas; a nuevos métodos de diseño y a la utilización de técnicas adecuadas de construcción. Los cruces se elegían generalmente normales a la corriente obligando así el trazo de la carretera; lo que originaba en muchas ocasiones mayores desarrollos de la ruta y alineaciones defectuosos, sobre todo horizontalmente, ya que con mucha frecuencia se obligaba a tener curvas forzadas tanto a la entrada como a la salida del puente. En México, se han desarrollado diversos procedimientos de análisis y de diseño y construcción de puentes, así como diferentes materiales con que estos se han construido. Desde los años treinta se utilizo el concreto y el acero para puentes, proyectándose a base de la losa con 2, 3 y hasta 4nervaduras y que salvan claros de hasta 15.00 metros. Al mismo tiempo inicia el uso de estructuras metálicas, logrando salvar claros de hasta 20.00 metros.

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Para el ano de 1955, evoluciono en forma acelerada la técnica mundial en la construcción de puentes y como ejemplo de ello, en México se construye el primer puente de concreto presforzado con un claro de 16.00 metros. En México, tanto en la topografía como la hidrología han exigido puentes muy variados y espectaculares en cuanto al tipo, tamaño y forma, entre los que podemos mencionar al puente Mezcala, el Panuco, el Tampico, el Coatzacoalcos y el puente Alvarado, entre otros; siendo obras que por sus características constituyen un factor que retribuye primordialmente al desarrollo del país debido a que facilitan la comunicación, el comercio y el turismo y que representa el progreso de cualquier región. Para determinar la factibilidad y funcionalidad de un puente, se considera su importancia como obra de servicio, a fin de establecer su prioridad al respecto; una vez realizados los estudios topográficos, hidráulicos, geológicos, de construcción, de transito, de cimentación, de diseño estructural y económicos; se elige el tipo de proyecto que nos genere el menor costo y que satisfaga las exigencias tanto estéticas como estructurales, además de una conservación y vida útil ilimitada. Es por esto, que la finalidad principal de esta memoria es aportar a la sociedad en general la metodología para el diseño y construcción de puente “congreso san Nicolás”, el cual tiene por objeto dar continuidad a la carretera Puebla-Teziutlan sobre el tramo Puebla-limites de Puebla /Tlaxcala en el kilometro 4 + 550.00 y salvar el arroyo “Axatl” que nace aproximadamente a 20.00 kilómetros del sitio del cruce y desemboca a 50.00 kilómetros aguas abajo en el rio “Atoyac”. Dicho proyecto ofrecerá en conjunto con otras obras, mejorar las condiciones de desarrollo de todos los sectores de las regiones que serán beneficiadas y del país en general. Definición de un puente: Es una estructura formada por un conjunto de elementos que combinados en forma sistemática realizan la función de enlace y continuidad de una vía de comunicación o de servicio; por lo que el puente debe concebirse como parte del sistema general de vía de comunicación. Cuando un obstáculo físico por salvar es menor de 6 metros, se denomina alcantarilla. En las interacciones con barrancas sin tirantes de agua se denomina viaductos; y cuando es necesario interceptar vías terrestres, se construye estructuras llamadas paso a desnivel. Los puentes deben tener varias características emitidas por la AASHTO (THE AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALES), como ancho de calzada y de banqueta, guarniciones banquetas de emergencia, parapetos drenaje de la calzada, Sobrelevación en curva horizontal, acabado de la superficie de rodamiento, protección contra humos gálibos y espacios libres e instalaciones de servicio públicos, etc.

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Partes que integran un puente. Un puente, ya se carretero o ferroviario; consta de: 1.- Superestructura: es la parte del puente que cubre los claros entre apoyos, está formada por elementos que soportan directamente las cargas móviles y tiene la función de transmitir las cargas a la subestructura. La superestructura se compone de: calzada o superficie de rodamiento, guarnición, banquetas parapetos y trabes. 2.- Subestructura: Esta integrada por elementos que tienen la función de transmitir las cargas de la superestructura y su propio peso a la infraestructura. Estos elementos pueden ser: columnas, pilas, caballetes etc. 3.- Infraestructura: Es el conjunto de elementos encargados de transmitir directamente al terreno las cargas provenientes de la subestructura. De acuerdo con la capacidad del terreno la infraestructura podrá ser superficial o profunda.

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CLASIFICACIÓN DE PUENTES 1.- Según la naturaleza de carga que soporta: 1) Carreteros

2) Ferroviarios

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3) Peatonales

4) Puente canal

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2. -Según su trazo horizontal 1) Normal

2) Esviajado

3) En curva horizontal

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3.- Por su trazo vertical:

1) Con pendiente

2) Sin pendiente

3) en curva vertical

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4.- Por su material de construcción:

1) Madera

3) Concreto

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2) Piedra

4) Acero

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5.- Por la movilidad de la superestructura: 1) FIJOS

2) MOVIBLES

a) Levadizo

c) Basculante

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b) Giratorio

d) Deslizante.

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6.- Por su comportamiento estructural: 1) ISOSTÁTICO.

2) HIPERESTATICOS

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1.3. ANTECEDENTES. A medida que un país va creciendo en todos sus sectores, van surgiendo cada día más necesidades, tales como: vivienda, drenaje, agua potable, transporte, vialidades, etc.; por lo que las autoridades tanto federales, estatales y municipales tienen el compromiso de dotar de ellas. Uno de los grandes retos que la actualidad se le presenta a la ingeniería mexicana, es el poder comunicar sus pueblos, centros de producción, recursos naturales polos de desarrollo y litorales. Gran parte de las vías de comunicación que han hecho posible en enlace y pleno desarrollo del país, han sido los puentes; ya se han carreteros, ferroviarios, canales o marítimos. Es fundamental que los puentes al igual que otras estructuras, cumplan con la función para la cual están destinadas en sus condiciones normales de operación y que tengan un grado de seguridad adecuado, así como una inversión inicial razonable. Tales el caso de Teziutlan en el estado de puebla. Que han manifestado un gran crecimiento en los últimos años debido principalmente al sector agrícola que se refleja en un 36.35% de su superficie, en la cual se produce principalmente maíz, aguacate, manzana y pera entre otros; favoreciendo principalmente al tipo de clima que predomina en la región debido ha esto, la comunidad reclama nuevos y mejores servicios como lo son: vías de comunicación, que comunica a todos los municipios y estados vecinos. Teniendo presente estos antecedentes en conjunto con toda una serie de estudios realizados sobre la región, se detecto que en realidad era indispensable la construcción de nuevas y mejores vialidades que permitan un pleno desarrollo de la región y del país en general. Razón por lo cual, la Secretaría de Comunicaciones y Transporte (S.T.C.) por producto de la dirección general de servicios técnicos elaboro e proyecto de la carretera Puebla – Teziutlan tramo puebla limites de Puebla/Tlaxcala que corresponde a una carretera estatal que comunicara a la ciudad capital con el municipio de Teziutlan y sus alrededores. Dentro de este proyecto carretero en el kilometro 4 + 550.00 se presenta el cruce con el arroyo Axatl en el municipio de amozoc puebla, que nace aproximadamente a 20.00 km. Del sitio del cruce y desemboca a 50.00 km. En el rio Atoyac, lo que da origen a la construcción de en puente el cual lleva por nombre “Congreso – San Nicolás” y que tendrá por objeto salvar dicho cruce y dar continuidad a la carretera. Este arroyo provoca una influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el cruce mismo, además existe cambio de pendiente de suave a pronunciada a una cascada de cerca del cruce. El área de cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km2 y pertenece al región hidráulica No. 18 balsas según clasificación SARH., los cuerpos flotantes que arrastra la corriente durante las avenidas, están formadas por ramas y basura.

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El escurrimiento es de carácter intermitente, la precipitación madia anual es de 100mm, el clima predominante en la región se clasifica como templado subhumedo. La geología superficial que se observa en el fondo del cruce, está constituida por arenas limos y boleos, mientras que en ambos márgenes se cuenta con arenas y boleos. El paso actual de los vehículos en la zona de cruce es sobre un puente existente el cual tiene un antigüedad de 49 años aproximadamente y se compone de 6 claros: uno de 6.5metros dos de 6.40 metros, dos de 6.35 meros y otro de 6.20, con una altura media hasta la parte inferior de la superestructura de 1.00 metros, habiendo funcionado a su máxima capacidad. El puente por proyectar, estará ubicado aguas abajo del actual puente y se localiza en tangente vertical y tangente horizontal. Tendrá un ancho total de 10.00 metros, el ancho de la carpeta será de 7.20 metros y se proyecta para una carga viva tipo 1 (T3-S2-R4) en dos fajas. Dicho proyecto estará a cargo de CDCO CIPRES S.A.DE C.V. Para la realización de este proyecto, será importante tener presente ciertas condiciones y restricciones proporcionadas por los estudios de campo, que son lavase de todo proyecto y este a su vez de la construcción. Dichos estudios nos proporcionarán las características necesarias para dar la solución más adecuada a nuestro proyecto. Una vez conocidas las limitaciones, se producen a determinar aspectos importantes para el proyecto como es el tipo de estructura, el dimensionamiento de los aspectos geométricos y características del puente. Mediante este proyecto, se pretende que las pequeñas comunidades perteneciente a los municipios de amozoc y acajete (considerados grandes productores en el sector agrícola destacando la producción de maíz, aguacate, y manzana, favoreciendo por el tipo de clima predominante ) en el estado de puebla se vean beneficiados por la ubicación del puente y en general por el paso cercano a la nueva carretera, ya que pondrán estar comunicados de manera más directa con la ciudad capital y con otros municipios, para que de esta forma los principales productores puedan salir a vender sus productos a los lugares donde obtengan una mayor remuneración a cambio.

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Croquis de localización

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Croquis de localización

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Croquis de localización

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DATOS TRASCENDENTES DE LA REGION DONDE SE UBICARA EL PROYECTO Y SUS ALDEDEDORES LONGITUD NORTE COMUNIDAD

GRADOS

MINUTOS

ALTITUD

TEZIUTLAN

19

49

1940

AMOZOC

19

3

2320

ACAJETE

19

6

2460

GRADOS

MINUTOS

ALTITUD

TEZIUTLAN

97

22

1940

AMOZOC

98

3

2320

ACAJETE

97

56

2460

TOTAL

HOMBRES

MUJERES

TEZIUTLAN

54699

26978

27721

AMOZOC

71228

34250

36978

ACAJETE

47253

23031

24222

LONGITUD OESTE COMUNIDAD

POBLACION COMUNIDAD

REGISTRO DE VEHICULOS COMUNIDAD TEZIUTLAN

TIPO DE VEHICULO AUTOMOVILES CAMIONES PASAJEROS CAMIONES DE CARGA MOTOCICLETAS

AMOZOC

No. VEHICULO 5078 60 2801 36

AUTOMOVILES CAMIONES PASAJEROS CAMIONES DE CARGA MOTOCICLETAS

ACAJETE

AUTOMOVILES CAMIONES PASAJEROS CAMIONES DE CARGA MOTOCICLETAS

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1.4. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO CARRETERO DONDE SE UBICARA DEL CRUCE DEL PUENTE. Estos estudios nos determinan la posibilidad de que una obra determinada se lleve a cabo y son el producto de un análisis técnico y económico que tiene como finalidad precisamente esto: justificar la realización o no de un proyecto. Cualquier proyecto de ingeniería de puentes no queda excluido de ser objeto de este tipo de estudios, ya que la construcción o remodelación de una vía de comunicación como lo son las carreteras que tiene por objeto permitir una circulación eficiente entre centros poblacionales; lo cual, justificaría la inversión del proyecto. En esta ocasión se trata de la construcción de la carretera Puebla – Teziutlan y el puente “Congreso - San Nicolás”, localizado sobre el tramo Puebla – limites de Puebla /Tlaxcala en el kilometro 4+550.00 y que se salvara al arroyo “Axatl” La construcción y ubicación de este puente se determino que era factible tras haber realizado reconocimientos directos a la zona en estudio; así como de la participación de os siguiente aspectos: 1. 2. 3. 4.

Objetivo del puente Ubicación del puente Principal actividad económica de la zona donde se ubicara el puente Fondo económico para la ejecución del proyecto.

1. Objetivo del puente El primer objetivo de llevar a cabo la construcción de puente “Congreso – San Nicolás” dar continuidad a la carretera Puebla – Teziutlan sobre el tramo Puebla – limites de Puebla/Tlaxcala en el kilometro 4+550.00 y que se salvara al arroyo “Axatl” que nace aproximadamente a 20.00 km. Del sitio del cruce y desemboca a 50.00 km. Aguas abajo en el rio Atoyac. Obra que en conjunto con otras, pretende mejorar las condiciones de desarrollo de todos los sectores de las regiones que serán beneficiadas. 2. Ubicación del puente. Este fue determinado a través del informe general de estudio topohidraulicos, mismo que como se menciona más adelante; establece que sobre el cruce ya existe un puente que será demolido y que estudio la posibilidad de que en el mismo sitio del cruce se construya el nuevo puente, sin embargo se determino que no era factible construido en el mismo sitio, debido a que la distancia libre vertical que debería dejarse entre en nivel de aguas máximas extraordinarias y la parte inferior de la superestructura para permitir el paso de los cuerpos flotantes seria de 1.00 metros, cuando para este proyecto, dicha distancia de ser cuando menos de 2.00 metros.

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Por la razón, se procedió a estudiar otra nueva alternativa, que consistió en ubicar el puente aguas abajo del que ya existía, con el fin de obtener la distancia libre de 2.00 metros como minio y al a vez, evitar la caída hidráulica que se localiza bajo el puente que ya existe. Por lo que de acuerdo a esto, esta alternativa resulto la más óptima. 3. Principal actividad económica de la zona donde se ubicara el puente La zona donde se ubicaría el puente, correspondiente al municipio de amozoc en estado de puebla, que en conjunto con el municipio de acajete han manifestado un gran crecimiento en los últimos anos, destacando por su importancia el sector agrícola, del que destaca la producción de maíz, aguacate, y manzana, favoreciendo por el tipo de clima predominante en la región, razón por la que con la ejecución del proyecto, se verán beneficiadas las comunidades de esta región. Debido a esto, las comunidades reclaman nuevos y mejores servicios como lo son; vías de comunicación que comuniquen a todos los municipios de estados vecinos. 4. Fondo económico para la ejecución del proyecto Los recursos económicos destinados para la ejecución del proyecto son aportados por el gobierno del estado para la ampliación y conservación de la infraestructura vial de los municipios que lo integran, para que la Secretaria de Comunicaciones y Transporte (S.C.T.) por conducto de la dirección general de servicios técnicos elabore el proyecto de la carreta “pueblaTeziutlan”; proyecto que comprende la construcción del puente “Congreso – San Nicolás” que estará a cargo de CDCO CIPRES S.A.DE C.V. En conclusión teniendo presentes estos aspectos en conjunto con toda una serie de estudios realizados sobre la región, se detecto que en realidad era dispensable la construcción del puente “Congreso – San Nicolás” para salvar el arroyo “Axatl” y dar continuidad a la carretera Puebla – Teziutlan que permita el pleno desarrollo de la región y del país en general.

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1.5. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL TRAMO DE LOCALIZACIÓN DEL CRUCE. El proyecto geométrico abarca todos los aspectos del proyecto de un camino bajo el punto de vista de la ingeniería. El proyecto geométrico comprende la discusión de las dimensiones de los elementos de calzada y sus combinaciones; comprende tanto la ingeniería de detalle como la ingeniería de los elementos más generales de los estudios de una carretera. Estos aspectos son: a) Proyectos de Rasante. Debido a que la posición económica de la rasante depende principalmente de la topografía de la zona, se debe tomar en cuenta lo siguiente: 1.- En terrenos planos, la altura de la rasante sobre terrenos planos estará generalmente regulada por las obras de drenaje. 2.- En terrenos de lomerío, se recomienda adoptar rasantes onduladas, las cuales convienen tanto en razón de operación, como de la economía en el costo de construcción. 3.- En terrenos montañosos, la rasante estará controlada estrechamente por las condiciones críticas de la topografía, como son los cantiles y cañadas. 4.- Dos curvas sucesivas y en la misma dirección, separadas por una tangente corta más o menos de 60 m, deben ser evitadas. 5.- Una rasante escalonada es preferible, a una sola pendiente sostenida, porque nos permite aprovechar el aumento de la velocidad previo al ascenso y su correspondiente impulso. 6.- La rasante debe cumplir con las especificaciones ordenadas en el proyecto. 7.- En general, se entiende que el alineamiento horizontal es definitivo, pues se supone que todos los problemas inherentes a él han sido previstos en la fase de anteproyecto, sin embargo hay ocasiones en que se requiere modificado localmente. 8.- La rasante a proyectar debe permitir el buen funcionamiento de las alcantarillas puente y paso desnivel, dando las elevaciones exigidas. En zonas donde no hay obras, su altura debe ser la necesaria para evitar humedades perjudiciales a las terracerías y pavimentos causadas por zonas de inundación o humedad excesiva en el terreno natural. De acuerdo con lo anterior se considera que los elementos que define el proyecto de la rasante económica son los siguientes: 1.- Condiciones topográficas.

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2.- Condiciones geotécnicas. 3.- Rasante mínima. 4.- Costo de las terracerías. El proyecto del camino se ha realizado con las siguientes especificaciones. 1. Ancho de corona = 10.00 m 2. Ancho de carpeta = 7.20 m 3. Curva máxima = 5.583o 4. Pendiente máxima = 1.375 % Considerando los datos anteriores, el cruce de arroyo “Axatl” está localizado conforme al eje de proyecto del camino, a 85.482 m posteriores a la salida de la curva vertical No. 2 (ver plano de 02 „modificación de trazo”), cuyos elementos de curva son los siguientes: P.C.V. P.I.V. P.T.V. S.T.1 S.T.2 G.C. R.C. C. L.C.

= 4+379.680 = 4+409.680 = 4+439.360 = 30.00 m = 30.00 m = 4.850O = 236.181 m = 14.478O = 59.68 m

Dicha curva horizontal finalizada en el P.T.V. = 4+439.360 e iniciado un tangente cuya longitud es de 85.482 m. El eje de trazo cruza a la corriente en sentido perpendicular; es decir con un ángulo de esviajamiento de 0o. Otra característica importante que podemos mencionar, es que el arroyo Axatl provoca una influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el cruce mismo, además existe cambio de pendiente de suave a pronunciada a una cascada cerca del cruce. El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km2 y pertenece a la región hidráulica No. 18 balsas, según clasificación de SARH., los cuerpos flotantes que arrastra la corriente durante las avenidas, están formadas por ramas y basura. Todas las plantas configuradas y demás levantadas quedaron referidos a la elevación del banco de nivel BN-1 rotulado sobre poste de concreto de 19.21 metros a la derecha de la estación 4+507.07 con una elevación arbitraria de 97.00 metros.

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ANEXO A Plano de la Modificación del Trazo.

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CAPITULO II

ESTUDIOS DE CAMPO

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2.1. ESTUDIOS DE CAMPO En el estudio de la ingeniería de puentes, cuando se trata de buscar soluciones satisfactorias tanto técnicas como económicas, dirigidas al estudio y la construcción de un puente, las actividades del ingeniero deberán ser abocadas, hacia el estudio de campo. Estos estudios, son destinados para recabar los informes necesarios que servirían en base para el diseño. Deben ser realizados con todo cuidado y buen criterio pues de nada nos serviría un buen diseño si este se basa en estudios de campo incompletos, erróneos o deficientes. Los estudios de campo según su importancia y su orden cronológico los podemos agrupar de la siguiente manera. 1.- Estudios Topográficos. 2.- Estudios Hidrológicos e Hidráulicos. 3.- Estudios de Cimentación. 4.- Estudios de Transito. 5.- Estudios de Construcción. 2.2. ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS. Para el presente estudio, primeramente es indispensable que el ingeniero a cargo realice un reconocimiento de la zona de cruce ya definido o bien, de la zona en que debe construirse el puente con el firme propósito de conocer las condiciones generales del terreno. Básicamente, para la ubicación de un puente se debe considerar dos aspectos muy importantes; que son el técnico y el económico. Por lo que respecta al aspecto técnico, el sitio de cruce será aquel que ofrezca un buen alineamiento de trazo en las proximidades del puente, además de un buen perfil de la línea (especialmente en el caso de F.F.C.C.). Además de condiciones de cimentación deben ser satisfactorias, que el cauce del rio en la zona de cruce este bien definido (no divagante) y alejado de las curvas horizontales y caídas o rápidas en su curso. Dentro del aspecto económico y a través de la practica y la experiencia en la construcción de puentes, se dice que el puente menos costoso en el cruce más económico, no siempre representa el mas optimo, ya que este caso puede exigir un trazo en sus accesos y por lo tanto lo convierte en antieconómico; sin embargo es posible que exista un cruce que exija un puente costoso (ya sea por su longitud, altura o cimentación). Pero que los tramos de acceso del camino sean reducidos. Por lo tanto, se debe comparar el costo del puente en su conjunto. Básicamente, los estudios topográficos comprenden los siguientes pasos: 1. Reconocimiento de zona y cruces posibles. 2. Levantamiento general de la zona de los cruces o croquis posibles. 3. Levantamiento configurado del terreno en la zona de cada cruce, que se apoyara en polígonos cerradas y se hará por medio de secciones o con estadías. abarcara una

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extensión suficiente mente amplia para apreciar el alineamiento general del cauce del arroyo antes del cruce y después del mismo en avenidas. 4. Levantamiento detallado de una faja de terreno aun y otro lado del eje del cruce, dibujando a mayor escala que el inmediato anterior. 5. Estudios de los tramos de liga de cruce con el resto de línea, para juzgar del alineamiento, de las pendientes y del costo de esos tramos. 6. Sección transversal del rio, según del cruce indicando los niveles de aguas máximas ordinarias y mínimas. Para este proyecto en estudio (Puente Congreso -San Nicolás) se realizaron reconocimiento a la zona por parte de la brigada de campo. Se determinaron los distintos cruces posibles, se realizo un levantamiento general de la zona, así como un levantamiento configurativo del terreno en la zona de cruce. También se analizaron los aspectos técnicos y económicos antes mencionados. Se continúo con la realización de los levantamientos topohidraulicos correspondientes al cruce en estudio, que consistieron en: planta general, planta detallada, perfil de construcción, perfil detallado, trazo del camino y levantamiento de las secciones transversales hidráulicas y puntos auxiliares. El arroyo nace aproximadamente a 20.00 km. Del sitio de cruce y desemboca a 50.00 km., en el rio Atoyac. Si provoca influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el cruce del mismo. Además existe cambio de pendiente de suave a pronunciada o una cascada cerca del cruce. El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km 2 y pertenece a la región hidrológica No. 18 balsas, según su clasificación de SARH. Los cuerpos flotantes que arrastra la corriente durante las avenidas, están formadas por ramas y basura. El eje del trazo cruza a la corriente con un ángulo de esviajamiento de 0 o Todos las plantas configuradas y además levantamientos quedaron referidos a la elevación del banco de nivel BN-1 rotulado sobre poste de concreto de 19.21 metros a la derecha de la estación 4+507.07 con una elevación arbitraria de 97.00 metros.

2.3. GENERALIDADES DEL ESTUDIO TOPOHIDRAULICO E HIDROLOGICO  El arroyo nace aproximadamente a 20.00 km. Del sitio de cruce y desemboca a 50.00 km., en el rio Atoyac.  Si provoca influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el cruce del mismo.  Si existe cambio de pendiente de suave a pronunciada o una cascada cerca del cruce.  El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km 2 y pertenece a la región hidrológica No. 18 balsas, según su clasificación de SARH. En la zona de cruce, la

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vegetación se puede clasificar como agricultura de temporal la topografía es sensiblemente plana.  Elevación y descripción del banco de nivel BN-1 rotulado sobre poste de concreto a 19.21 m a la derecha de la Estación. 4+507.07 con una elevación arbitraria de 97.00 m.  El escurrimiento es de carácter : intermitente  Tipo y longitud máxima de los cuerpos flotantes: armazón y basura.  La precipitación medio anual es de 100 mm.  El clima predominante en la región se clasifica como: templado húmedo. Información adicional (Erosión marginal, caídas, ubicación del cruce en una curva del cruce curvas cercanas, etc.)  Geología superficial en el fondo: arenas, limos y boleos.  En el margen izquierda: arenas y boleos.  En la margen derecha : arenas y boleos  El paso actual de los vehículos en la zona de cruce es: sobre un puente existente  Si existen puentes cercanos al cruce sobre la misma corriente proporcionar los datos siguientes.  Ubicación: en el mismo cruce.  Numero y longitud de claros: seis claros, uno de 6.50 m. dos de 6.40 m. dos de 6.35 m. y otro de 6.20m.  Altura media hasta la parte inferior de la superestructura:1.00 m  ¿ha funcionado el puente a su máxima capacidad? Si, por la influencia hidráulica de la estructura.  Área total bajo el puente: 32.30 m2  Antigüedad de la obra: 49 años aproximadamente.  Otros datos útiles a juicio del observador. I. ESTUDIO HIDROLOGICO  Método aplicado: Ven te Chow.  Información utilizada: isoyetas de intensidad de lluvia – periodo de retorno.

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 Se obtuvo del caudal máximo de 47.68 m3/seg, asociado a un periodo de retorno de 50 años.  Observaciones (fuente de información, confiabilidad, etc.).El gasto obtenido es confiable debido a que la información para la elaboración de las isoyetas es muy amplia. II. ESTUDIO HIDRAULICO.  Nivel de aguas mínimas: cauce seco.  Nivel de aguas máximas extraordinarias: 101.85 m (datos de la sección levantada a 200 m aguas arriba). No se considero la sección hidráulica en el cruce por que el NAME desbordaría hacia ambas márgenes por la insuficiencia hidráulica del puente).  Método aplicado: sección y pendiente hidráulica.  Sección levantada: a 200 m aguas arriba y a 150 m aguas abajo.  Gasto obtenido en la sección levantada a 200 m aguas arriba: 29.82 m3 / seg.  Velocidad media máxima: 2.66 m/seg.  Observaciones (fuente de información, confiabilidad, etc.). las huellas de los niveles máximos no corresponde a los niveles reales, ya que el escurrimiento es alterado por la obstrucción que se forma en el puente existente provocando un embalse desborda en ambas márgenes. III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

Se recomienda un gasto de diseño de 47.68 m3/seg asociado a una velocidad de 2.66 m/seg



La distancia libre que deberá dejarse entre el nivel de aguas máximas extraordinarias y la parte inferior de la superestructura para permitir el paso de los cuerpos flotantes se de 2.00 m.

2.4. ESTUDIOS HIDRAULICOS. La importancia de los estudios de hidráulicos de un cauce pluvial por salvar, es muy grande, como es fácil comprender el caudal a gasto máximo durante las avenidas que alcanza el agua cuando esta tiene lugar, la frecuencia con que se presentan, la duración de las mismas, el nivel a que llega el agua, las zonas que inunda, la dirección general de la corriente en crecientes, el alineamiento del rio y otras características que influyen en las características de la obra por construir, así como en el costo y funcionamiento de la misma. La mejor manera de conocer la magnitud del canal en avenidas y estiaje, los niveles alcanzados, la frecuencia de las avenidas y su duración, es por medio de estaciones de aforo y cuyos datos son recopilados a lo largo del tiempo. Desgraciadamente no es posible contar con esto acopio de datos relativos a un rio o arroyo en particular.

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En México hay infinidad de ríos y arroyos de los cuales no se tienen datos directos de aforo, razón por la cual el ingeniero tiene que valerse de medios indirectos para estimar los caudales de los ríos en avenidas. Estos métodos indirectos más usados son las llamadas “Formulas de Escurrimiento “y el proceso de “Sección y Pendiente”. METO DE VEN TE CHOW: Con la finalidad de determinar la magnitud del gasto máximo que produciría la corriente del arroyo “Axatl” hasta el sitio de cruce con el eje de la carretera Puebla – Teziutlan, se realizo un estudio hidrológico asociado a un periodo de retorno de 50 años, aplicando el método e propuesto de Ven Te Chow con al información de lluvia contenida en los mapas de Isoyetas de intensidad de lluvia – Duración – Frecuencia, que proporciona la información clave para determinar los caudales máximos generados por las cuencas hidrológicas que han de ser drenadas a través de las diversas obras que se construyen en el país. Estos mapas fueron elaborados por la Secretaría de Comunicaciones y Transporte. El método de Chow está basado principalmente en el concepto de hidrograma unitario y del hidrograma unitario sintético. En la descripción de este método se usara la siguiente notación: A d L N P Pb Pa

= área de la cuenca en Km2. = duración total de la tormenta, en horas = longitud del cauce principal, en m = numero de escurrimiento, adimensional = lluvia de la zona en estudio para una duración dada, d en cm. = lluvia en la estación base para la duración d, en mm = precipitación media anual en la zona en estudio, en mm

Pab Pe Qb Qd Qm qm

= precipitación media anual en la estación base, en mm = lluvia en exceso en la zona de estudio para la duración d, en cm = gasto base, en m3/s = gasto diseño, en m 3/s = gasto pico del hidrograma del escurrimiento directo, en m 3 /s = gasto pico del hidrograma unitario, en m 3/s por cm de lluvia en exceso, para una duración de d horas. = pendiente media del cauce, en porcentaje. = tiempo de retraso, en h = factor de escurrimiento, en cm/h = factor climático, adimensional. = factor de reducción del pico, adimensional.

S tp X Y Z

El hidrograma es una expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que gobiernan las relaciones entre la precipitación y el escurrimiento en una cuenca particular. El hidrograma de una corriente es la representación grafica de sus variaciones de flujo, arregladas

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en orden cronológico. En general, para expresar el flujo, se usa el gasto, que indica el volumen escurrido en la unidad de tiempo. Este método considera que el gasto de pico del escurrimiento directo de una cuenca puede calcularse como el producto de la lluvia en exceso Pe por el gasto de pico de un hidrograma unitario, qm, o sea: Qm= qm Pe……………………………………………………….....................................(1.1) Considerando una lluvia en exceso igual a 1 cm. Con una duración de d horas sobre una cuenca de A km2, el escurrimiento de equilibrio, o sea el escurrimiento producido por una lluvia de intensidad constante continuando idénticamente, será igual a 2.78 A / d. La relación del gasto de pico del hidrograma unitario qm a 2.78 A/d, se define como factor de reducción del pico, Z. Z=

qm d 2.78 A

……………………………………………….………………………… (1.2)

Y entonces qm = 2.78 A Z ……………………………………………………………………….. (1.3) d Sustituyendo la ecuación (1.3) en la ecuación (1.1) se obtiene: Qm =2.78 A Z Pe……………………………………………………………………….. (1.4) d Llamando X al cociente de Pe entre d, o sea: X = Pe …………………………………………………………………………. (1.5) d La ecuación del gasto queda; Qm =2.78 A X Z ……………………………………………………………….. (1.6) Si el gasto base en el tiempo del gasto pico es Qb, entonces el de diseño es: Qd=Qb + Qm Factores que afectan al escurrimiento: Los factores que afectan al escurrimiento, considerados en este método, pueden dividirse en dos grupos. Uno que afecta directamente a la cantidad de lluvia en exceso o escurrimiento directo, el cual está compuesto principalmente por el uso de la tierra, la condición de la superficie, el tipo de suelo y cantidad y duración de la lluvia. El otro grupo afecta la distribución

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del escurrimiento e incluye el tamaño y la forma de la cuenca, la pendiente del terreno y el efecto de retención del flujo por medio del tiempo de retraso. Esta distribución del escurrimiento directo expresada en términos de hidrograma unitario de la cuenca, el cual se define como el hidrograma del escurrimiento directo resultante de 1 cm de lluvia en exceso generada uniformemente sobre toda la cuenca y con la intensidad también uniforme durante un periodo especifico de tiempo. Existe una cierta interdependencia entre los dos grupos de factores. Sin embargo, esta interdependencia es desconocida y, para propósitos prácticos, puede considerarse que no afecta a la relación entre el escurrimiento directo de la lluvia en exceso. Esta hipótesis es la base para poder establecer la ecuación 1.1. Para tomar en cuenta el efecto del primer grupo, se introduce el número de escurrimiento. N, el cual es función del uso de suelo y de las características de este. El uso de suelo de la cuenca en estudio se investigo en la carta USO DEL SUELO Y VEGETACION (heroica Puebla de Zaragoza E14B43) escala 1:50,000 editada por INEGI y que comprende a la cuenca en estudio, aparece el tipo de suelo clasificado con los símbolos: Je + Hh, el cual indica que se trata de un suelo Fluvisol (del latín fluvis: rio. Literalmente suelo del rio). Se caracteriza por estar formados siempre por materiales acarreados por agua. Están constituidos por materiales disgregados que no presentan estructura en terrones, es decir, son suelos muy poco desarrollados. Presentan capas alteradas de arena, arcilla o grava que son producto de acarreos de dichos materiales por inundaciones o crecidas muy antiguas. Feozem (del griego phaeo: pardo; y del ruso zemlja: tierra. Literalmente, tierra parda) Son suelos que se encuentran en varias condiciones climáticas, desde zonas semiáridas, hasta templadas o tropicales muy lluviosas, así como en diversos tipos de terrenos, desde planos hasta montañosos. Muchos foezems profundos y situados en terrenos planos se utilizan en agricultura de riego o temporal, de granos, legumbres u hortalizas. Gleysol (del ruso gley; suelo pantanoso) Son suelos que se encuentran en casi todos los climas, en zonas donde se acumulan y se estanca el agua, cuando menos en la época de lluvias, como las lagunas costeras, o las partes más bajas y planas de los valles y las llanuras. De acuerdo al sistema único de clasificaciones de suelos (S.U.C.S.), corresponde a un tipo de suelo; SC (se clasifican dentro de este tipo de suelos las Arenas Arcillosas). Los suelos se clasifican, según influencia las características del material en el escurrimiento, la vegetación

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generalmente aumenta la capacidad de infiltración de los suelos arcillosos, debido a que modifica la permeabilidad de dichos suelos este tipo de suelos pertenece al grupo C. Conocido el tipo de suelo con la clasificación anterior, y tomando el uso que tenga el suelo, se entra a la tabla No. 9 del manual de la SARH, donde se podrá conocer el valor de N (numero de escurrimiento).

USO DE SUELO AGRICULTURA TEMPORAL

TIPO DE SUELO A 55

B 69

C 78

D 83

Una vez conocido el número de escurrimiento, el valor de la lluvia en exceso, Pe, puede calcularse para una altura de lluvia dada P, mediante la ecuación siguiente: (P-508+5.08)2 . N . Pe = P+20.32-20.32…………………………………………………………………. (1.8) N Determinación del factor de escurrimiento X. Para calcular el valor X se requiere conocer la precipitación en exceso en la cuenca, para lo cual se usa la ecuación 1.8 basándose en la lluvia registrada en la estación base P b, durante la tormenta de d horas, y transportada a la cuenca mediante el factor climático Y. La estación que se escoja como base debe contar con pluviografo, ya que se requiere conocer la distribución de la lluvia con respecto al tiempo. Para determinar Pb se deberán elaborar previamente las curvas de intensidad – Duración de Periodo de retorno. Determinación de factor climático Y. Este factor trata de tomar en cuenta el hecho de que el sitio donde se requiere valuar el gasto generalmente está alejada de la estación base, o sea que sirve para transportar la tormenta, La liga entre estación base y la zona en estudio la hace Chow mediante un plano de isoyetas de precipitación diarias con periodo de retorno a 50 años. A falta de esta información la SCT usa la carta de isoyetas de precipitación media anual elaborada por la SARH, en cuyo caso el factor climático se expresa como sigue: Y=.

Pa ……………………………………………………………………….. (1.9) Pab

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Determinación del factor de reducción del pico, Z El factor Z, como ya se explico antes, (ecuación 1.2), es igual a la relación entre el gasto de pico de un hidrograma unitario debido a una lluvia de duración dada, d, y el escurrimiento de equilibrio, o sea el escurrimiento correspondiente a la misma intensidad de lluvia pero de duración infinita. El valor de Z se puede calcular como una función de la relación entre la duración de la tormenta d y del tiempo de retraso tp. Dicho tiempo tp se define como el intervalo de tiempo medio de centro de masa de un bloque de intensidad de lluvia al pico resultante del hidrograma. Este tiempo de retraso es igual al tiempo de pico del escurrimiento en un hidrograma unitario instantáneo, el cual se define como un hidrograma hipotético cuya duración de lluvia en exceso se aproxima a cero como límite, mientras se mantiene fija la cantidad de lluvia en exceso igual a 1 cm. Por otra parte, e tiempo de retraso depende principalmente de la forma del hidrograma y de las características fisiográficas de la cuenca y es independiente de la duración de la lluvia .Chow encontró para la zona en estudio, que el tiempo de retaso e puede representar mediante la ecuación siguiente: tp = 0.00505(L/s1/2)0.64……………………………………………………….(1.10) Conocido el valor de tp de la cuenca en estudio, para cada duración de tormenta se puede calcular Z. Procedimiento de cálculo: Para aplicar el método de Chow, se requiere los datos siguientes: a). Datos fisiográficos: área de la cuenca por estudiar longitud de cause principal pendiente media del cauce principal uso del suelo en la cuenca b). Datos climatológicos: curva intensidad – duración – periodo de retorno para la estación base de la zona en estudio. Plano o carta de isoyetas para ligar la cuenca en estudio con la estación base. El procedimiento de cálculo para obtener el gasto máximo con un determinado periodo de retorno empleando el método de Chow es el siguiente: 1. Con los datos del tipo y uso de suelo se calcula el valor de N, empleando el manual de la SARH. 2. Se escoge una cierta duración de lluvia, d

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3. de las curvas de intensidad – duración – periodo de retorno, con el valor de d asignado y el periodo de retorno escogido, se obtiene la intensidad de lluvia para esta tormenta. Multiplicando la intensidad de lluvia por la duración d, se obtiene la precipitación total Pb 4. Usando la ecuación 1.9 se calcula Y. 5. Se obtiene el valor de la precipitación en la cuenca correspondiente a la duración d, transportando la precipitación Pb de la estación base mediante el factor climático. YP = Y Pb 6. Con los valores calculados de N y P, se calcula la lluvia en exceso Pe empleando la ecuación 1.8 7. Con los valores calculados de Pe y d, se calcula X aplicando la ecuación 1.5 8. Con la longitud y al pendiente del cauce aplicando la ecuación 1.10, se calcula el valor de tp. 9. Se calcula la relación d/tp y empleando la formula de la plantilla método de Ven Te Chow se obtiene el valor de Z. 10. Aplicando la ecuación 1.6 se calcula el gasto. 11. Se repiten los pasos de 3 al 10 para otras duraciones de tormenta. 12. Se representa, mediante una grafica, los gastos obtenidos contra las duraciones de tormenta correspondiente. El mayor gasto es el de diseño. 13. Si la corriente es perenne, se agrega al gasto máximo determinado el flujo base Qb METODO RACIONAL En el sistema métrico se puede escribir de la siguiente manera: Qp = 0.278 C I A…………………………………………………………………….. (1) Donde: Qp = gasto pico en m3 /s C = coeficiente de escurrimiento, adicional I = intensidad de lluvia para una duración igual al tiempo de concentración, en mm/hr A = área drenada en km 2 0.278 = factor de homogeneidad de unidades El coeficiente C representa la relación entre el volumen escurrido y el llovido y depende de las características de la cuenca. En la siguiente tabla, se muestran los valores de este coeficiente comúnmente empleados.

TIPO DEL AREA POR DRENAR Suelo arenoso

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PENDIENTE EN %

2

COEFICIENTE DE ESCURRIEMIENTO "C" 0.05 - 0.10

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Suelo arenoso Suelo arenoso Suelo grueso Suelo grueso Suelo grueso Campos de cultivos Zonas forestadas

2a7 7 2 2a7 7

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0.10 - 0.15 0.15 - 0.20 1.13 - 0.17 0.18 - 0.22 0.25 - -0.35 0.20 - 0.40 0.10 - 0.30

Una de las hipótesis en que se basa la formula racional expresada que el gasto producido por una lluvia de intensidad constante sobre una cuenca es máxima cuando dicha intensidad se mantienes por un lapso igualo mayor que el tiempo de concentración, el cual se define como el tiempo de recorrido del agua desde el punto hidráulicamente más alejado hasta el punto de salidas de la cuenca, ya que el cumplir con esta condición toda el área de la cuenca contribuye al escurrimiento. Por consiguiente, es necesario calcular previamente el tiempo de concentración para lo cual se emplea alguna de las formulas empíricas que existen. Las hipótesis más importantes en las que se basa el método racional son las siguientes: La duración de la precipitación coinciden con el tiempo de pico del escurrimiento. Todas las porciones de la cuenca contribuyen a la magnitud del pico del escurrimiento. La capacidad de infiltración es constante en todo tiempo. La intensidad de precipitación es uniforme sobre toda la cuenca. Los antecedentes de humedad y almacenaje de la cuenca son despreciables.

CALCULO DELTIEMPO DE CONCENTRACION Para aplicar esta fórmula (ecuación 2), necesitamos conocer los valores de L y S. L = 20.00 km. S = 0.0625 Sustituyendo valores se tiene: (20.00)0.77 Tc = 0.0662. .= 1.933 = 115.98 = 120 minutos 0.385 (0.0625) DETERMINACION DELPERIODO DE RETORNO En términos generales se puede decir que el periodo de retorno de proyectos depende principalmente de las dimensiones y del tipo de la obra de drenaje, así como de la importancia de la vía terrestre. En el caso de las alcantarillas, un valor comúnmente empleado del periodo de retorno es el de 25 años, y en el caso de puentes de 50 años. Por la magnitud del gasto PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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obtenido con los otros métodos aplicados y por la topografía del cauce en l sección del cruce es de esperar que dicho gasto pueda drenar con una estructura del orden de 30 a 60 metros de claro, por lo que se considera el periodo de retorno de proyectos de 50 años. CALCULO DE LA INTENSIDAD DE PRESIPITACION Buscando la ubicación de la zona de estudio en el mapa de isoyetas intensidad de lluvia para el estado de Puebla (mm/hr) con un periodo de de retorno de 50 anos y una duración de 120 minutos, se deduce un valor de intensidad de lluvia de 35 mm/hr. CALCULO DEL COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO Por tratarse de zonas destinadas a la agricultura, con pendiente mayores al 2 % el valor de 0.25 es aplicable al coeficiente de escurrimiento. AREA DRENADA: 19.00 Km2. Sustituyendo los valores de los parámetros ya determinados en la expresión (1) se obtiene: CPA 0.278 * 0.25 * 35 * 19.00 = 46 m3/seg METODO DE SECCION Y PENDIENTE HIDRAULICA: El método de la sección y pendiente consiste en la determinación del gasto por medio de secciones hidráulicas definidas y de la pendiente del rio o arroyo. Este método se usa generalmente en el estudio de los arroyos perfectamente definidos. Las secciones deben ser hidráulicas, es decir, normales a la dirección general de los filamentos del agua en época de las máximas extraordinarias, por que el gasto se calcula para estas. Para obtener el gasto es conveniente tomar varias secciones, una de ellas en el cruce y como mínimo una aguas arriba y otra aguas debajo del. La distancia de la dos secciones auxiliares aleje, debe ser como mínimo de 200 metros con el objeto de que en la determinación de la pendiente no influyan accidentes locales tales como vados, pozos, gasas del rio, etc. Las secciones hidráulicas deben por tanto elegirse en un tramo en que las márgenes están bien definidas y la velocidad sea prácticamente constante y no haya régimen hidráulico turbulento. Se establecieron puntos de control o de apoyo por medio de una poligonal abierta por una de las márgenes, localizándola arriba del nivel de aguas máximas y aproximadamente paralela al eje de la corriente, la secciones transversales se apoyaron en una poligonal y se levantaron las secciones transversales normales al eje de la corriente, abarcando los niveles superiores al aguas máximas, tomando los niveles de aguas máximas y las aguas normales en cada una de las márgenes. También se realizo una inspección minuciosa del cauce, para fijar el valor del

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coeficiente de rugosidad, necesario para el cálculo de la velocidad media correspondiente a la cresta de la corriente. Como en la mayor parte de los casos es difícil fijar un valor medio del coeficiente de rugosidad, no solamente para todo el tramo, sino también para cada sección, dividiendo esta en áreas parciales limitadas de acuerdo con los cambios de dicho coeficiente. Para el caso del arroyo “Axatl” se fijo un valor para el coeficiente de rugosidad de n=0.040 por ser un arroyo pequeño de planicie, cauce limpio, etc. llano, con algunas pozas y bancos de arena. Como complemento de la inspección, se tomo una serie de fotografías de diferentes tramos del cauce y tomando otras relativas a las características del lecho y márgenes de la corriente. La formula generalmente utilizada para hacer la determinación de la velocidad media es la llamada de Manning: 1 .r2/3 s1/2

V=. N

En la cual: V = velocidad media de la corriente N = coeficiente de rugosidad que depende de la naturaleza del cauce r = radio hidráulico de la sección, expresado en metros, que es igual al cociente que resulta dividir el área de la sección (A), expresada en m2 entre el perímetro mojado (p), expresado en metros. S = pendiente hidráulica, que es aproximadamente, el cociente que resulta de dividir la diferencia de nivel que existe entre los puntos extremos del tramo, entre las distancias que los separan. Rigurosamente debe ser la pendiente del gradiente de la energía, y es el un numero abstracto que no tienen unidades. Una vez obtenida la velocidad media (V) se multiplica por área (A), a fin de obtener el gasto (Q). Para hacer la estimación se trabajo con cada una de las secciones por separado, determinando los valores de áreas, coeficientes de rugosidad, radios hidráulicos y la pendiente general del todo el tramo. Las áreas se determinaron limitado la parte superior de cada una de las secciones transversales por medio de una horizontal, cuya elevación se fijara de acuerdo con al atura e as líneas de aguas máximas. El valor del coeficiente de rugosidad, aplicable a cada una de las secciones transversales, se obtendrán multiplicando las áreas parciales en que se considere dividida cada sección, por los valores de aquel coeficiente que la afecta; después se suman estos productos y finalmente la suma se divide entre el área total, con lo que se tiene el valor de dicho coeficiente aplicable para toda la sección.

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El radio hidráulico de cada sección transversal se obtiene dividiendo el área total de la misma entre su perímetro mojado.

2.5 ESTUDIOS DE CIMENTACIÓN. (MECANICA DE SUELOS) 1. Objetivo y alcance A). Los principales objetivos de este estudio son los siguientes: 1. determinar la estratigrafía de subsuelo, así como sus propiedades índice y mecánica más importantes. 2. Proponer la solución de cimentación que deberá tener cada uno de los apoyos de la estructura. 3. Calcular la capacidad de carga neta admisible para diseñar la cimentación propuesta. 4. Calcular la profundidad máxima de socavación esperada. 5. Proponer el procedimiento constructivo de la cimentación del puente. B). Alcance: Debido a la magnitud de la obra por realizar, para cumplir con los objetivos antes mencionados, se realizaron dos sondeos con una profundidad de 15.00 m localizados como se muestra en la (fig. 2) En el punto No. 1 se describe brevemente los trabajos de campo que se realizaron para obtener las muestras del subsuelo. El punto No. 2 contiene la descripción de los ensayes de laboratorio que se realizaro0n con las muestras recuperadas. En el punto No. 3 se consigna la descripción de los materiales existentes indicado la estratigrafía encontrada y las clasificaciones de los depósitos de acuerdo al SUCS. El punto No. 4 contiene los análisis realizados para estimar la profundidad de socavación. El punto No. 5 contiene la solución de cimentación que se propone para los apoyos del puente, así como los resultados de la capacidad de carga, los asentamientos que ocurriría en la cimentación. En el puno No. 6 se presenta el procedimiento constructivo de la cimentación. El punto No. 7 se presenta las recomendaciones, mientras que los puntos 8, 9, 10, y 11 contiene las referencias, tablas y figuras. 2. Trabajos de campo 2.1 Reseña geológica de la zona Las unidades litológicas que afloran en el área y sus alrededores son depósitos de terciario y cuaternario de origen igneo, compuesto totalmente por lavas y materiales

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de origen lacustre, que prácticamente no han sufrido perturbaciones desde que se depositaron. El vulcanismo se localiza principalmente al nivel de grandes estrato-volcanes que se levantan en medio de grandes llanuras lacustres pliocenicas que se forma el valle de puebla. En la zona se pueden localizar rocas que van desde el jurasico hasta el reciente. La fase volcánica más antigua es del jurasico superior reconstruyendo el arco alisitos, de igual forma se identifica rocas del cretácico medio al Eoceno, se tienen afloramientos conocidos del Oligo - Mioceno. Este vulcanismo se puede asociar con la fase compresiva que se desarrollo a lo largo de a costa del pacifico. Finalmente, a partir del mioceno superior se origina un cambio radical del vulcanismo, iniciando las fases basálticas. La erosión e intemperismo de las rocas volcánicas, originan los sedimentos granulares superficiales que actualmente se tiene en zonas bajas. 2.2 Sondeo exploratorio Para determinar la estratigrafía del subsuelo y obtener las muestras necesarias para conocer las características índices y propiedades mecánicas del subsuelo se programo la ejecución de dos sondeos de tipo mixto, alternando la ejecución de la prueba de penetración estándar con el muestreo inalterado usando tubos tipo Shelby. Sin embargo, por la naturaleza de los materiales encontrados, no fue posible recuperar muestras inalteradas. El SPE-1 se localiza aguas debajo de cruce del camino y en la margen izquierda del mismo. El SPE-2 se localiza aguas arriba en la margen derecha del mismo (fig. 2). La prueba de penetración estándar se efectuó de acuerdo a la norma ASTM-D1586 que indica que debe hacerse hincando en el suelo una herramienta estándar de 3.5 cm de diámetro interior y 5.08 cm de diámetro exterior, por medio de la energía que le transmite la caída libre de un martinete de 63.5 kg. De peso, al dejarlo caer desde una altura de 76 cm. Durante su ejecución se cuente el número de golpes (n) necesario para hincar la herramienta estándar una longitud de 30. cm. Cuando la naturaleza de los materiales encontrados no fue posible realizar la penetración de los 30 cm especificados, se retiro en penetrómetro y se completo el avance utilizando una broca tricónica para suelos duros y barril con broca de diamante para boleos. Con este procedimiento de muestreo se logran dos finalidades de gran importancia: Obtener muestras representativas de los materiales del subsuelo Obtener el resultado de la prueba de penetración estándar

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Con las muestras que se recuperaron de la ejecución de esta prueba de campo se determinaron las características índices del subsuelo. La descripción de las herramientas que se utilizan en esta prueba, el modo de realizarla y la interpretación de los resultados, se han estudiado ampliamente en mecánica de suelos y están descritos en cualquier publicación de la especialidad. Las muestras se identifican en campo, bien empacadas y protegidas se llevaron al laboratorio para su ensaye. En las figuras 3y 4 se muestran las características de los sondeos y los resultados de laboratorio obtenidos. 3. Ensayes de laboratorio Las muestras que se recuperaron del sondeo se sometieron a los siguientes ensayes: Contenido natural de agua Clasificación visual y manual al sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS). Los resultados de estos ensayes se presentan en el perfil del sondeo, a la profundidad a la que se realizaron (figuras 3 y 4). Una vez que se terminaron estos ensayes, se procedió a determinar la estratigrafía del subsuelo y a estimar los parámetros de resistencia y compresibilidad del subsuelo. 4. Estratigrafía y propiedades Utilizando los resultados de campo y de laboratorio se formo la columna estratigráfica definitiva de los ondeos, que se presentan en las figuras 3 y 4 correlacionando con la estratigrafía de la zona, se preparo el corte estratigráfico del subsuelo a lo largo del puente a partir de lo anterior, se hará la descripción estratigráfica que sigue: CAPA

PROFUNDIDAD (m)

I

De 0.0 a 0.60

Material relleno, Arena fina color café oscuro con gravas y basura

II

De 0.60 a 2.40

Arena fina con poco fino y grava aislada (SP-SC)

III

De 2.40 a 3.00

Boleo medio a fino empacado en arena fina café gris con limo y grava aislada (SP y SP-SM)

IV

De 3.00 a 5.40

Arena fina a gruesa color café - gris con limo y grava

V

De 5.40 a 8.40

Arena gruesa color gris a fina con limo y grava gruesa y lentes de limo color gris (SM Y GP)

VI

De 8.40 a 12.00

Arena fina, gruesa color gris oscuro

VII

De 12.0 a 14.40

Limo color café gris con alguna grava

VIII

De 14.40 a 15.00

Arena gruesa a fina color gris oscuro con alguna grava

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DESCRIPCION

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Debido a la naturaleza de los materiales y dado que fue factible recuperar muestras inalteradas para realizar pruebas mecánicas para obtener los parámetros, se consulto bibliografía del tema para determinar las propiedades mecánicas del estrato seleccionado, definiendo lo siguiente: Peso volumétrico = 1.8 ton/m 3 Cohesión = 1.3 ton/m 2 Angulo de fricción =30 o 5. Análisis de socavación Para estimar la socavación general del cauce, se empleo el criterio propuesto por Lischtvan-Levediev evaluando previamente el tipo de cauce, región de la corriente, los materiales del fondo y su diámetro seco de las partículas. La socavación general se puede estimar mediante el empleo de la siguiente expresión: Sg=Hs-Ho Donde Sg= socavación general en m. Hs=tirante para el que se desea conocer la velocidad de erosión en metros Ho= tirante máximo al NAME, en m (de acuerdo al estudio topohidráulico) El tirante Hs a cuya profundidad se desea conocer, el valor de la velocidad se requiere para arrastrar y levantar el material del fondo se obtuvo de:

Hs= [ α H5/3]1/(1+x) --------------------------------para suelos friccionantes 0.68XβX dm 0.28 B= coeficiente de retorno de la frecuencia con el que se repita la avenida estudiada (para este caso un periodo de retorno de 100 anos. dm= diámetro medio de los granos del fondo del cauce, en mm x= exponente variable que depende de dm (diámetro medio del material bajo el cauce) a= coeficiente de rugosidad obtenido de α=

Qd … Hm5/3 Be µ

Qd= gasto de diseño, máximo extraordinario en m 3/seg

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µ= coeficiente de contracción, adimensional (que es función del claro de la estructura del puente y de la velocidad de flujo) Hm= tirante medio de la sección original, de donde Hm=Ah/Be Ah= área hidráulica (tomada del estudio topohidráulico) Be= ancho reducido por esviajamiento en m (del estudio topohidráulico) De acuerdo a los materiales encontrados en el sitio y los datos proporcionados por el estudio topohidráulico, se obtuvo: Área hidráulica………………………………………..19.23 m2 Gasto de diseño……………………………………....47.68 m3/s Profundidad de socavación máxima y ocasional…..-1.00 m (deposito) Claro del puente…………………………………….….36.00 m Tirante considerado (NAME)……………………….…2.60 m En el anexo A se presenta el cálculo de socavación obtenido. 6. Estudio Geotécnico 6.1 Cimentación Profunda 6.1.1 Solución de cimentación En este punto se darán los resultados para la cimentación del puente basándose en cimentación profunda. Se construirán pilas que deberán apoyarse en estratos construidos de arenas fina compactada color gris claro con grava y voleo a la elevación 83.00 y 85.00 m 6.1.2

Capacidad de carga Para la capacidad individual de las pilas se aplico la formula de RCDF para suelos puramente friccionantes: Cp = (PvNq*FR+Pv) Ap Donde Cp = capacidad por punta (ton) Ap = área transversal del pilote (m 2) Pv = presión vertical total debida al peso del suelo a la profundidad de desplante del pilote (ton/m2)

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N* = coeficiente de capacidad e carga FR= factor de resistencia Al valor obtenido se le aplico un factor por corrección debido al efecto de escala, el cual está definido por: Fre= [B+0.5/2B]n Donde B = diámetro de la pila (m) N=Factor que está en función de la densidad del suelo. Para el diseño se definió que se necesitan 3 pilas de 1.20 m de diámetro desplantada a la elevación de 83.00 m para la pila 2 y 85.00 para los caballetes 1 y 2. 6.1.3

Hundimientos Para el cálculo de los asentamientos bajo los apoyos existentes se considera la siguiente expresión general: S=Si+SC+Ss Donde S= Asentamiento total de apoyo Si= Asentamiento inmediato SC=Asentamiento por consolidación Ss=Asentamiento secundario

Para este caso, el fenómeno de consolidación y el fenómeno de consolidación secundaria no se calculara, ya que el material del sitio se comporta como un suelo granular y como un suelo fino .Por lo que S=SI; SI = CSqB (1-v2)/EU Donde CS= Factor de forma y rigidez Q= Carga sobre el cimiento B= Ancho del cimiento, en m V= modulo de posición (0.25) EU= Modulo de elasticidad del suelo, en condiciones no drenadas, en t/m 2 El valor obtenido para el apoyo existente fue de 0.41 cm 6.2 Condiciones Hidráulicas

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No se localizo el nivel de agua freática durante la perforación. 7. Procedimiento constructivo Las pilas se harán coladas en el lugar con perforación previa Durante la perforación, ademado y colado de las pilas se deberá contar con una supervisión especializada que garantice que el desarrollo del trabajo se lleve a cabo con limpieza y seguridad. Excavación Las excavaciones se realizaran en los materiales mostrando en los perfiles de clasificación de suelos y resistencia a la penetración estándar mostrando en las figuras anexas. El equipo empleado para realizar la perforación podrá ser una perforadora a rotación montada sobre un grúa fija o móvil. Se deberá contar con la herramienta propia para perforar los suelos encontrados, podrán ser botes de perforación. La herramienta de perforación deberá garantizar que el diámetro se proyecte en toda la longitud de la perforación. Para estabilizar el barreno, se usara lodo de perforación preparado con agua dulce y arcilla coloidal (bentonita), para formar una película plástica e impermeable (cake), remover y transportar recortes del suelo ,enfriar y lubricar la herramienta rotatoria de corte ( en su caso y contrarrestar supresión. El nivel del lodo en el barreno debe sustituir progresivamente el material extraído de la perforación, teniendo especial cuidado de mantener el nivel de agua muy cercano al brocal. La densidad del lodo bentonitico no variará de 1.02 a 1.04 gr/cm 3 La viscosidad Marsh será de 35-45 segundos Al elaborar el lodo, la mescla se realizara por algún método que permita la mayor dispersión posible de las partículas de bentonita evitando la formación de grumos y facilitando su hidratación que será de por lo menos de 8 hr. Si por el tamaño de boleos no se lograra estabilizar la perforación, se usara ademe metálico recuperable y una camisa de lámina recuperable para contener los depósitos de arena y grava y evitar caídos durante la perforación y el colado.

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La perforación se realizara en tantas etapas como sea necesario. Después de efectuando el primer tramo de perforación se bajara el ademe metálico recuperable, continuando con la excavación y ademando por tramos, con tanta frecuencia como se requiera. La excentricidad máxima permitida durante la construcción de las pilas será de 5 cm. Adicionalmente el desplome máximo permisible será de 0.5% de la longitud total de la pila. La perforación no debe de permanecer abierta más de 24 hrs. Colocación del armado de refuerzo. El armado deberá ser colocado en el barreno, dejando un recubrimiento mínimo de 10 cm del acero de refuerzo respecto a las paredes de la perforación, cuidando su verticalidad desde la superficie. Es importante que el armado quede separado unos 15 cm del fondo de la perforación, soportándolo desde la superficie. Colocación del concreto en la pila Se deberá tener control de calidad de los materiales que intervienen en la elaboración del concreto. Para el colado del concreto se deberá utilizar tubería tipo Tremie, en tramos de 3 m de longitud como máximo, que sean fácilmente desmontables, diámetro de 20 a 25 cm. (8” a 10”) con espesor de pared entre 6 y 8 mm. Se deberá revisar la tubería antes de que sea colocada dentro de las perforaciones, asegurándose del buen estado de las cuerdas. Se colocara en el extremo superior de la tubería un tapón deslizante que pueda ser una cámara de balón inflada o una espera de polipropileno para evitar la segregación del concreto. Al iniciar el colado el extremo inferior de la tubería deberá estar ligeramente arriba del fondo de la perforación (no más de un diámetro de la tubería), para que permita la salida del tapón y del primer volumen del concreto. Durante todo el colado, el extremo inferior de la tubería debe permanecer siempre embebido en el concreto fresco, para lo cual es indispensable llevar un registro continuo de los niveles reales del concreto alcanzados durante su colocación, esto para que en el momento que se juzgue conveniente se pueda retirar los tramos de la tubería sin riesgo de que esta quede afuera del concreto.

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La operación del colado debe ser realizada en forma continua para evitar que el concreto inicie su fraguado y se provoquen taponamientos. Conforme progrese el colado de la pila, se retirara la tubería de Tremie, hasta que la cota superior del colado quede cuando menos a 0.50 m arriba del nivel del proyecto o hasta que salga el concreto contaminado. Para retirar la trompa de cada perforación será necesario que el concreto salga totalmente limpio.

8. Conclusiones y recomendaciones Con base en los resultados de los trabajos de campo, de los ensayes de laboratorio y de los análisis realizados, se llego a las siguientes conclusiones y recomendaciones. a). El subsuelo está constituido superficialmente por arena fina café con arcilla negra y cubierta vegetal hasta 0.6 m de profundidad. Subyacen depósitos granulares en lentes máximo de 3.00 m de espesor, conformados por secuencias de arenas finas a gruesa hasta lentes de boleo medio. b). Durante la exploración no se localizo el nivel de agua freática. C. Las principales propiedades índices del subsuelo se consignan en las figuras anteriores. d). Del análisis de socavación se obtuvo que para los materiales encontrados e identificados con la perforación, el área hidráulica de 19.23 m2, un gasto de diseño de 47.68 m3/s, la longitud de la estructura es de 36.00 m y la distancia libre vertical que deberá dejarse entre el nivel de aguas máximas extraordinarias y la parte inferior de la estructura para permitir el paso de los cuerpos flotantes de 2.00, se obtuvo la profundidad de socavación de -1.00 m, lo cual significa que no se presenta socavación en el cauce si no deposito de partículas. e). Para la solución de cimentación se propone la alternativa: Cimentación profunda a base de 3 pilas de 1.20 m de diámetro desplantadas a la elevación 83.00 m (pila 2) y 85.00 (caballetes 1 y 3). f). Para el cálculo de asentamientos se tiene que: la deformación de suelo trabajando la pila a toda su capacidad es de 0.41 cm. g) Finalmente se describe recomendada.

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el procedimiento

constructivo de

la

cimentación

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CAPACIDAD DE CARGA

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CARACTERISCAS DE LOS SONDEOS

TABLA 1

Características de los sondeos

SONDEO

PROFUNDIDAD DE EXPLORACION m

TIPO DE MEUSTRA

SPE-1

15.00

ALTERADO

SPE-2

15.00

ALTERADO

NOTA: Con respecto al nivel de terreno actual de la rasante.

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SONDEO SPE-1

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SONDEO SPE-2

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ANÁLISIS GRANULOMETRICOS

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ANÁLISIS GRANULOMETRICOS

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ANÁLISIS GRANULOMETRICOS

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COEFICIENTE DE RESPUESTA “C” PARA VARIOS VALORES DE LA ECUACIÓN MÁXIMA PARA ROCA “A”

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COEFICIENTE DE RESPUESTA “C” PARA VARIOS VALORES DE LA ECUACIÓN MÁXIMA PARA ROCA “A”

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COEFICIENTE DE RESPUESTA “C” PARA VARIOS VALORES DE LA ECUACIÓN MÁXIMA PARA ROCA “A”

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COEFICIENTE DE RESPUESTA “C” PARA VARIOS VALORES DE LA ECUACIÓN MÁXIMA PARA ROCA “A”

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CALCULO DE LA SOCAVACIÓN

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SOCAVACIÓN GENERAL

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2.6. ESTUDIOS DE CONSTRUCCIÓN. Para poder llevar a cabo la ejecución de todo proyecto; y en particular, para el proyecto de puentes es necesario realizar aparte de los estudios ya mencionados, los estudios de construcción que son también de mucha importancia dentro de los cuales se deben considerar los siguientes factores: 1. Costos y materiales disponibles en la zona, verificando cantidad y calidad. Esto se realizara con el fin de asegurar el abastecimiento de los materiales disponibles para del lugar para la construcción de puente, tratando de abatir los costos de transporte. Es importante saber si existen bancos de arena y grava cercanos al sitio de la obra que puedan explotarse económicamente. También es importante prever si existe piedra de mampostería cercana al cruce, acarreo de suministro de madera, hacer de refuerzo en suficiente cantidades, etc. Además es importante tomar muestras de los agregados para el concreto y enviarlos al laboratorio para poder determinar si son adecuados para lograr concreto para diferentes resistencias. 2. Vías de comunicación existentes (acceso a la obra). Se debe verificar cuales son los medios de transporte que existen en la región para poder determinar la forma en que se va a realizar el transporte a la obra de los materiales, equipo y herramienta, además se debe determinar si es necesario construir caminos de acceso directos hasta la obra. El costo de la construcción y conservación de estos caminos provisionales de acceso debe gravar presupuesto del puente. 3. Sueldos y salarios de la región. Este aspecto es de gran importancia en la integración de estos estudios y consiste en investigar información sobre los sueldos y jornales pagados en la región; es decir los que estén fijados apara la región donde quede ubicado el puente, tanto personal calificado como para peones. Cabe mencionar que los principales obreros de los que se requiere conocer los jornales, son los albañiles, carpinteros, cabos de cuadrillas, herreros, mecánicos, operadores de equipo (Palas, dragas, planta de energía eléctrica, grúas, malacates, entre otros), soldadores, sobre estantes de maniobra, buzos, etc. 4. Mano de obra disponible en la región. Se contratara personal de la región que reúna características que la obra requiera. 5. Talleres de reparación de equipo y maquinaria. Se realiza un reconocimiento del lugar y sus zonas aledañas para determinar con cuentos talleres mecánicos se puede contar para reparación y que tan distanciados esta de la obra, además se debe determinar si existen lugares para el abastecimiento de refacciones, combustibles, lubricantes y algunas herramientas. 6. Condiciones generales de la región. Es necesario tener el conocimiento sobre los medios de trabajo y de comercio de las poblaciones próximas al sitio de la obra. Otro PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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aspecto de igual importancia son las condiciones climáticas, ya que esta manera se podrá prever cuando llega a nevar en una determinada época del año; para lo cual las operaciones de colado deberán planearse para otro periodo o considerar sobre precios en el concreto por las operaciones complementarias que se debe tonar si la región es excesivamente lluviosa, es necesario prever que solo una parte de los días hábiles de calendario son efectivos y que para los colados habrá necesidad de tomar preclusiones especiales. Para el proyecto que nos interesa, se verificaron todos los aspectos de los incisos antes mencionados para determinar bajo qué condiciones se va a trabajar por lo que respecta a costos y materiales, se determino que en realidad existen bancos de materiales pétreos cercanos a la obra y que reúne las condiciones para ser empleados en el proyecto. Además el servicio de agua será impartido por las autoridades correspondientes al municipio de amozoc. El suministro de acero y sus derivados será trasladado de la ciudad de Puebla. Se instala una planta de premezclado a pie de la obra. Todos los materiales en general para la construcción serán suministrados al lugar directamente por el proveedor.

2.7. ESTUDIOS DE TRANSITO. Es evidente que hoy en día, uno de los problemas más graves. Es el del tránsito debido a que la demanda de las vialidades a causa del enorme crecimiento del país se torna insuficientes día con día, razón por lo cual se requiere de un estudio de planeación muy minuciosa que recae en la ingeniería de transito. Entre los principales problemas que originan el problema del tránsito, podemos mencionar la gran diversidad de vehículos existentes, la superposición del tránsito motorizado en caminos inadecuados, la falta de planeación en el transito, el automóvil no considerado como una necesidad pública y la falta de asimilación por parte del gobierno y del usuario. En os estudios de transito se obtienen datos tales como el numero de bandas o fajas de circulación, el ancho de estas, velocidad de proyecto, numero y ancho de banquetas así como tipo de vehículo más frecuente que transita por dicha zona. Los tipos de carga que se consideran para el proyecto de puentes deben estar de acuerdo con las recomendaciones que se recomienda al respecto. El reporte del estudio de transito debe comprender los siguientes aspectos: 1. Datos de la obra Obra: Cruce: Camino

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Puente “Congreso - San Nicolás” Arroyo “Axatl” Carretera Puebla-Teziutlan

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Tramo : Puebla-limites de Puebla /Tlaxcala Localización: Kilometro 4+550.00 Origen: Amozoc, Puebla. 2. Datos generales: Para el estudio de transito se estudiaran y fijaron las características básicas del camino, tales como: Números de carriles Ancho de carriles Velocidad de operación Tipo de Vehículos, entre otros.

En el proyecto de puentes, la carga normal de diseño debe ser de camiones HS-20 y T3-S2R4. Por lo tanto, para este proyecto conforme a estos estudios, se obtuvieron los siguientes datos:

DESCRIPCION Ancho de carril Ancho de calzada entre guarniciones Numero de carriles Ancho de carril Carga movil TIPO 1 Ancho de banqueta

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CARACTRISTICA 3.5 metros 7.20 metros 2 carriles 3.6 metros T3-S2-R4 1.00 METROS

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CAPITULO III

ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE

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3.1. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DEL PUENTE A PARTIR DE LAS CONDICIONES TOPOGRÁFICAS. Es de gran importancia determinar la longitud del puente, para de esta manera determinar la longitud de claros parciales, elevación de la rasante y la elección del tipo de estructura y superestructura más adecuados. Es importante mencionar que el régimen hidráulico del arroyo Axatl‟ influyo de gran manera para la realización del proyecto del puente “Congreso –San Nicolás”, ya que la corriente natural no puede estrecharse mas de ciertos límites, debido a que al estrechar el arroyo con terraplén de acceso y al obstruir parte del área de escurrimiento con las pilas, se incrementa necesariamente la velocidad, produciendo también una sobre elevación la cual nos puede provocar un remanso aguas arriba del puente, es por eso que fue necesario calcular la longitud del puente, para de esta manera determinar la longitud del claros parciales, elevación de la rasante ,elección del tipo de superestructura y superestructura más adecuados que reúnan los requisitos y normas establecidos para puentes. Para nuestro caso, la longitud del puente se definió partiendo del estudio hidrológico y del perfil del cauce, los cuales nos dan la pauta para decir que por la magnitud del gasto obtenido con los métodos aplicados y por la topografía del cauce en la sección del cruce, es de esperar que dicho gasto se puede drenar con una estructura del orden de 30 a 60 m de claro. Considerando lo anterior, se propone como primera opción de longitud de 36.00 m. Determinación del área hidráulica: El valor de la área hidráulica fue determinado a través del estudio topohidráulico, la cual es de 19.23 m; sin embargo, a este valor es indispensable descontarle las áreas de obstrucción debidas a taludes de apoyos extremos y elementos intermedio situados dentro del cauce (pilas ) .estas área son: Por derrames de taludes Margen derecha A= (2.00 x 1.30)/2 = 1.30 m2 Por elementos intermedios (Pilas) Área de una pila = 3.1416 (0.60) 2= 1.13 m2 Área de las tres pilas= 1.13x 3 = 3.39 m 2 Por lo tanto, el área hidráulica total bajo el puente es: A=19.23 – 1.3 – 3.39 = 14.54 m2 Ahora con las siguientes formulas se procederá a determinar si con la longitud propuesta (36.00 m) y con una sobre elevación que en el primer tanteo será de 0.05 m logramos obtener que pase el gasto de diseño (QDIS= 47.68 m3/seg)

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Cabe mencionar que el valor de la sobre-elevación se puede proponer arbitrariamente en valores de 5 en 5 cm, partiendo desde 0 hasta 40 cm como valor máximo, con el fin de que dicha sobre– elevación determine la velocidad bajo el puente. DATOS: QDIS= 47.68 m3/seg Sobrelevación máxima = 40 cm Velocidad máxima de llegada= 2.66 m/seg Por lo tanto, conociendo lo anterior, y con los datos que a continuación se mencionan, procederemos a realizar el cálculo del gasto total y de la velocidad de la corriente bajo el puente, la cual se determinara mediante la fórmula siguiente: V2= 2g Ah + (V1)2

Donde V1= Velocidad de la corriente bajo el puente, m/seg g= Aceleración de la gravedad (9.81 m/seg) Ah= Sobre-elevación producida por el estrechamiento 40 cm. V2 =Velocidad de llegada de la corriente, al cruce elegido, en m/seg

V2= 2(2.81) (0.05) + (2.66)2

= 2.84 m/seg

QTOT= (V1) x A= 2.84x14.54= 41.29 m3/seg

< QEST = 47.68 m3/seg

Segundo tanteo, considerando una sobre elevación de 0.15 m. V2= 2 (2.81) (0.15) + (2.66)2

= 3.17 m/seg

QTOT= (V1) x A= 3.17x14.54= 46.09 m3/seg

< QEST = 47.68 m3/seg

Tercer tanteo, considerando una sobre elevación de 0.187 m.

V2= 2(2.81) (0.187) + (2.66)2 = 3.28 m/seg QTOT= (V1) x A= 3.28x14.54= 47.69 m3/seg

=

QEST= 47.68 m3/seg

Además se debe cumplir la relación v2/v1 máximo 25 % V2 = 3.28 = 1.23,

o sea 23%

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<

25%, por lo tanto si cumple.

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V1

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2.66

Por lo tanto, se acepta la longitud del puente de 36.00m considerando una sobre-elevación de 18.7 cm. Croquis Puente

36.00 metros

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3.2. DETERMINACIÓN DEL TIPO DE CIMENTACIÓN Y LA PROFUNDIDAD DE DESPLANTE BASÁNDOSE EN LAS RECOMENDACIONES DE MECÁNICA DE SUELOS. Con base en los resultados de los trabajos de campo, de los ensayes de laboratorio y de los análisis realizados de mecánica de suelos, cimentaciones similares y estudios topohidraulicos, así como al costo de la cimentación y a la estabilidad de la estructura, se llego a las siguientes conclusiones y recomendaciones para determinar el tipo de cimentación y la profundidad de desplante: a) Es subsuelo está constituido superficialmente por arena café con arcilla negra y cubierta vegetal hasta los 0.60 metros de profundidad. Subyacen depósitos granulares en lentes máximos de 3.00 metros de espesor conformados por secuencia de arena fina a gruesa hasta lentes de boleo medio. b) Durante la exploración no se encontró el nivel de agua freática. c) Del análisis de la socavación se obtuvo que para los materiales encontrados e identificados con la perforación el área hidráulica de 19.23 m, un gasto de diseño de 47.68 m3/seg, la longitud de la estructura de 36.00 m y la distancia libre vertical que deberá dejarse entre el nivel de aguas máximas extraordinarias y la parte inferior de la superestructura para permitir el paso de los cuerpos flotantes de 2.00 m, se obtuvo la profundidad de socavación de -1.00m la cual significa que no se presenta socavación en el cauce, si no deposito de partículas. d) Para el cálculo de asentamientos se tiene que la deformación del suelo, trabajando la pila a toda su capacidad, es de 0.41 cm. Por lo tanto, podemos decir que la alternativa más viable para determinar el tipo de cimentación y la profundidad de desplante será: Cimentación profunda a base de pilas de 1.20 m de diámetro que deberá apoyarse en estratos construidos de arena fina compactada color gris claro con grava y boleo desplantados a la elevación 83.00m para la PILA 2 como en los dos caballetes, se colocaran 3 pilas por cada uno. Y 85.00m para los CABALLETE 1 Y CABALLETE 3. Tanto en la pila como en los dos caballetes se colocaran 3 pilas por cada uno. Procedimiento constructivo de la cimentación: Este procedimiento ha sido descrito en el apartado II.3 referente a los estudios de cimentación (mecánica de suelos), en su punto No. 7 denominado “procedimiento constructivo”, que establece: Las pilas se colaran en el lugar con perforación previa. Durante la perforación, ademado y colado de las pilas se deberá contar con una supervisión especializada que garantice que el desarrollo del trabajo se lleve a cabo con limpieza y seguridad. Excavación

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Las excavaciones se realizaran en los materiales mostrando en los perfiles de clasificación de suelos y resistencia a la penetración estándar mostrando en las figuras anexas. El equipo empleado para realizar la perforación podrá ser una perforadora a rotación montada sobre un grúa fija o móvil. Se deberá contar con la herramienta propia para perforar los suelos encontrados, podrán ser botes de perforación. La herramienta de perforación deberá garantizar que el diámetro se proyecte en toda la longitud de la perforación. Para estabilizar el barreno, se usara lodo de perforación preparado con agua dulce y arcilla coloidal (bentonita), para formar una película plástica e impermeable (cake), remover y transportar recortes del suelo ,enfriar y lubricar la herramienta rotatoria de corte ( en su caso y contrarrestar supresión. El nivel del lodo en el barreno debe sustituir progresivamente el material extraído de la perforación, teniendo especial cuidado de mantener el nivel de agua muy cercano al brocal. La densidad del lodo bentonitico no variará de 1.02 a 1.04 gr/cm 3 La viscosidad Marsh será de 35-45 segundos Al elaborar el lodo, la mescla se realizara por algún método que permita la mayor dispersión posible de las partículas de bentonita evitando la formación de grumos y facilitando su hidratación que será de por lo menos de 8 hr. Si por el tamaño de boleos no se lograra estabilizar la perforación, se usara ademe metálico recuperable y una camisa de lámina recuperable para contener los depósitos de arena y grava y evitar caídos durante la perforación y el colado. La perforación se realizara en tantas etapas como sea necesario. Después de efectuando el primer tramo de perforación se bajara el ademe metálico recuperable, continuando con la excavación y ademando por tramos, con tanta frecuencia como se requiera. La excentricidad máxima permitida durante la construcción de las pilas será de 5 cm. Adicionalmente el desplome máximo permisible será de 0.5% de la longitud total de la pila. La perforación no debe de permanecer abierta más de 24 hrs. Colocación del armado de refuerzo.

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El armado deberá ser colocado en el barreno, dejando un recubrimiento mínimo de 10 cm del acero de refuerzo respecto a las paredes de la perforación, cuidando su verticalidad desde la superficie. Es importante que el armado quede separado unos 15 cm del fondo de la perforación, soportándolo desde la superficie. Colocación del concreto en la pila Se deberá tener control de calidad de los materiales que intervienen en la elaboración del concreto. Para el colado del concreto se deberá utilizar tubería tipo Tremie, en tramos de 3 m de longitud como máximo, que sean fácilmente desmontables, diámetro de 20 a 25 cm. (8” a 10”) con espesor de pared entre 6 y 8 mm. Se deberá revisar la tubería antes de que sea colocada dentro de las perforaciones, asegurándose del buen estado de las cuerdas. Se colocara en el extremo superior de la tubería un tapón deslizante que pueda ser una cámara de balón inflada o una espera de polipropileno para evitar la segregación del concreto. Al iniciar el colado el extremo inferior de la tubería deberá estar ligeramente arriba del fondo de la perforación (no más de un diámetro de la tubería), para que permita la salida del tapón y del primer volumen del concreto. Durante todo el colado, el extremo inferior de la tubería debe permanecer siempre embebido en el concreto fresco, para lo cual es indispensable llevar un registro continuo de los niveles reales del concreto alcanzados durante su colocación, esto para que en el momento que se juzgue conveniente se pueda retirar los tramos de la tubería sin riesgo de que esta quede afuera del concreto. La operación del colado debe ser realizada en forma continua para evitar que el concreto inicie su fraguado y se provoquen taponamientos. Conforme progrese el colado de la pila, se retirara la tubería de Tremie, hasta que la cota superior del colado quede cuando menos a 0.50 m arriba del nivel del proyecto o hasta que salga el concreto contaminado. Para retirar la trompa de cada perforación será necesario que el concreto salga totalmente limpio.

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3.3. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE LOS CLAROS PARCIALES Y DE ELEVACIÓN DE LA RASANTE. Para determinar los claros parciales del puente, se tomo en cuenta lo siguiente: La longitud mínima del puente calculada. El tipo de terreno de cimentación, así como su costo. La simetría y estética del puente. Los terraplenes de acceso. La estabilidad de la estructura. Las recomendaciones que señalan los estudios topohidraulicos y topográficos del arroyo, así como las respectivas restricciones de los mismos. En dicho estudios se señala que los cuerpos flotantes que arrastra la corriente que el espacio libre vertical sea de 2.00 como máximo. En base a lo anterior, y tomando en cuenta lo establecido en el apartado III.1 (Determinación de la longitud del puente a partir de las condiciones topohidráulicas), que establece que el puente tendrá una longitud de 36.00 m, se propone que la superestructura quede dividida en 2 tramos; uno de 24.00 m y otro de 12.00 m, con lo cual se satisfacen los requerimientos de galibo y se garantiza un perfecto funcionamiento. Esto es, considerado un caballete No. 1 en la estación 4+524.842, una pila No. 2 en la estación 4+584.842 y un caballete No. 3 en la estación 4+560.842 Cabe mencionar que la ubicación de la pila se realizo tomando en consideración entre otros factores, el tipo de terreno para cimentar, así como su costo que representaría. Por lo que la pila No. 2 se ubicara a 24.00 m de separación del caballete No. 1 y a 12.00 m de separación del caballete No. 3. La elevación de la rasante se determino en base los siguientes aspectos: Al trazo del camino. A la pendiente del camino. Al tirante del caudal (NAME) que pasa debajo del puente. Al galibo vertical que tendrá una altura lo suficiente razonable para que pasen los cuerpos flotantes que arrastre al arroyo en una avenida máxima y apara que de esta forma no se llegue a atorar algún cuerpo con la superestructura poniendo en riego. Resumiendo longitudes y elevaciones tenemos los siguientes datos generales:

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ESTRUCTURA

ESTACION

RASANTE

ELEVACION DE CORONA

ELEVACION DESPALANTE

ELEVACION TERRENO NATURAL

CABALLETE No. 1

4+524.842

98.170

96.409

84.850

96.140

PILA No. 2

4+548.842

98.170

96.409

82.850

91.950

94.55

CABALLETE No. 3

4+560.842

98.170

96.409

84.850

91.950

94.55

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ELEVACION NAME

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3.4. ELECCIÓN DEL TIPO DE SUPERESTRUCTURA Y SUBESTRUCTURA. SUBESTRUCTURA: Antes establecer el tipo de subestructura que se empleara en la elaboración de este proyecto, es conveniente mencionar algunos de los tipos de estructura más usuales en el proyecto de puentes carreteros: 1) ESTRIBOS DE MANPOSTERIA Estos estribos los podemos clasificar en: a) Estribos con aleros no paralelos al eje del camino. b) Estribos con aleros paralelos al eje del camino (estribos en “U”) Ambos tipos de estribos, además de soportar las cargas producidas por los tramos extremos del puente, deben contrarrestar y soportar el empuje de tierras del terraplén. c) Estribos sin aleros o enterrados; en un camino va en corte, sin terraplenes, no son necesarios los aleros, ya que no hay tierra que contener y entonces solo se prolonga el diafragma para contener la capa subrasante a la carpeta, en la que derramen, con falsos aleros u orejas de concreto reforzado. 2) ESTRIBOS DE CONCRERO CICLOPEO Estos estribos, como su nombre lo indica, se constituyen de concreto al que se le agregan piedras de tamaño regular para volúmenes en masa de material.

ESTRIBO DE MAMPOSTERIA O CICLOPEO

3) PILAS DE MAPOSTRIA O DE CONCRETO CICLOPEO

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Desde que se inicio en México la construcción de las carreteras se empleo este tipo de pilas, con coronas de concreto simple o reforzado, por economía y facilidad de construcción. Se usaron inclusive en puentes con armaduras de hasta de 60.00 m de claro.

ESTRIBO ENTERRADO DE MAMPOSTERIA O CICLOPEO

4) ESTRIBOS DE CONCRETO REFORZADO Al igual que los estribos de mampostería o de concreto ciclópeo, los estribos de concreto reforzado pueden tener aleros no paralelos al eje del camino, paralelos y falsos aleros o enterrados. La diferencia entre estos, es que mientras los primeros trabajan por gravedad, los segundos trabajan por flexión.

ESTRIBO DE CONCRETO REFORZADO

5) PILAS DE CONCRETO REFORZADO PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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Este tipo de pilas se utilizan cuando la altura requerida rebasa los 5.00 o 6.00 m generalmente, el cabezal se prolonga a uno y otro lado de cuerpo para dar apoyo a la superestructura y para aprovechar de él su condición de flexibilidad, lográndose a demás una reducción considerable del volumen de concreto. En los casos de puentes o de paso a desnivel esviajados, generalmente el cuerpo de la pila es cilíndrico.

PILA DE CONCRETO

PILA DE CONCRETO

Por lo antes mencionado, y dadas las características que presenta el proyecto del puente “Congreso - San Nicolás” se ha determinado que el tipo de subestructura a emplear sea a base de:  Tres pilas de concreto reforzado unidas mediante un cabezal, para cada uno de los apoyos ; es decir, se colocaran 3 en los dos caballetes (caballete No. 1 y caballete No. 3) y 3 en la pila No.2

SUPERESTRUCTURA:

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Antes establecer el tipo de superestructura que se empleara en la elaboración de este proyecto, es conveniente mencionar algunas de los tipos de superestructura más usuales en el proyecto de puentes carreteros. 1) LOSAS DE CONCRETO REFORZADO Este tipo de losas fueron las primeras que se utilizaron en los proyectos de puentes. La subestructura la componían estribos y pilas de mampostería o caballete de concreto armado, desplantados a cielo abierto.

ANCHO TOTAL DEL PUENTE ANCHO TOTALDE CALZADA

2) LOSAS PLANAS Este tipo de losas son una variante de las losas palanas, en donde para ahorrar material, se reduce el peralte de las losas aproximadamente a la mitad en los claros de ancho total. Pueden ser dípteras macizas y dípteras aligeradas, las primeras se emplearan para claros de 8.00 a 14.00 m y las segundas para claros de 14.00 a 19.00 m.

3) LOSAS PLANAS PRECOLADAS CON TENSADO TRANVERSAL Son losas precoladas con ancho variable de 1.00 a 1.50 m, que también pueden ser macizas o aligeradas. La liga transversal entre las losas se establece por medio de varillas de acero de refuerzo, colocadas dentro de tubos de polivinilo u otro material, espaciados de 5.00 m aproximadamente, según el claro de la losa.

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MEDIA SECCION TRANSVERSAL

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simétrico

4) LOSAS NERVADURAS El uso de este tipo de losas fue muy amplio desde el ano de 1929 hasta 1950, tenían claros desde los 5.00 hasta los 15.00 m, con 3 o 4 nervaduras. El ancho de calzada era de 5.70 a 6.70 m, con ancho de 7.60 m. Actualmente, el ancho total de la superestructura es de 10.00 m, con un ancho de calzada de 9.20 m (sin banquetas) en carreteras troncales; en no troncales es de 8.00 y 7.20 m respectivamente. Para este tipo de superestructura se recomienda los apoyos de neopreno que hasta la fecha reciente se suministraban como placas independiente una de otra, pero actualmente ya se fabrican integralmente en cojinetes con placas de acero intermedias a la de neopreno y dejando también un recubrimiento de neopreno de 0.3 cm en las orillas de las placas metálicas.

MEDIO CORTE LONGOTUDINAL

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simétrico

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MEDIO CORTE TRANSVERSAL

5) TRABES DE CONCRETO PRESFORZADO ( PRE Y POSTENSADO) Son elementos estructurales en donde la capacidad de carga de la trabe se ha dado a través de la compresión que un cable ( o varios) a tensión, provoca en el concreto de la sección y que debe superar o igualar, la compresión y tensión provocadas por las cargas exteriores : permanentes , movibles y accidentales. En este tipo de estructuras es difícil que se produzcan fisuras, debido a que el concreto se encuentra a compresión. Sin embargo, debe tenerse gran cuidado con las zonas de anclaje de los cables, tanto extremas como levantadas, ya que el daño en estos lugares puede propiciar la entrada de humedad a los ductos y oxido al acero de preesfuerzo, con lo que viene un decremento en la tensión de los cables.

6) LOSA DE CONCRETO SOBRE TRABES PRESFORZADAS PREFABRICADAS. Este tipo de losas se han empleado en pasos a desnivel, donde para claros de 8.00 a 14.00 m, se han usado contiguos para ahorrar cimbra. Son de sección “I”. Estas mismas secciones pero separadas cubren claros hasta de 22.00 m y debe tomarse en cuenta el

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cimbrado de la losa, o la utilización de prelosas que encarecen la estructura. Se utilizan también secciones de “T” y “TT”.

LOSA DE CONCRETO SOBRE VIGUETAS

7) SUPERESTRUCTURAA PRESFORZADA SECCION CAJÓN. Esta sección ya sea monocular, bicelular o multicelular, se emplea en claros superiores a los 30.00 m de longitud. En superestructura continuas, su uso enorme aun para claros de 60.00 m o mayores. Las celdas interiores son en general de sección rectangular y las caras laterales pueden ser verticales, inclinadas y aun curvas en ocasiones, para fines estéticos.

LOSA DE CONCRETO SOBRE TRABES DE SECCION CAJON

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8) SUPERESTRUCTRA REFORZADA SECCION CAJON Este tipo de superestructura se empezó a usar en México en el ano de 1952, para claros de 38.50 m entre pilas, en superestructura articuladas. La sección era de cinco celdas rectangulares, posteriormente en 1954 se adopto la sección con una sola celda en claros continuos.

SUPERESTRUCTURA SECCION CAJON PRESFORZADA

9) CAJONES DE CONCRETO ARMADO UNICELULARES O MULTICELULARES. Este tipo se uso inicialmente en alcantarillas, con claros muy reducidos de hasta de 2.00 m como máximo. Posteriormente se han empleado en cruces con arroyos o corrientes encausados que no arrastran ramas de tamaño, capaz de obstruir los claros, ni presentan peligro de socavación. Con el adosamiento de grupos de cajones, se han construido puentes de hasta 30.00 m de longitud total. Por lo antes mencionado, y dada las características que presenta el proyecto del puente “Congreso – San Nicolás”, se ha determinado que el tipo de superestructura a emplear sea base de:  Una losa de concreto reforzado colada en sitio de 0.20 m de espesor y un ancho total de 10.00 m, y losas precoladas, las cuales descansaran en el sentido transversal sobre trabes AASHTO TIPO IV, quedando claros de 1.60 m, los extremos de las losa de voladizos serán desde 1.00 m.  Las trabes AASHTO TIPO IV, serán de concreto reforzado para el tramo corto y concreto pretensado para el tramo largo.

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3.5. ELABORACIÓN DE 2 ANTEPROYECTOS PARA EL CRUCE. CONSIDERACIONES GENERALES La elección definitiva de un proyecto de puente debe de estar apoyada por un análisis detallado que indique el porqué la selección de este. El análisis debe hacerse como base tomando en cuenta los criterios establecidos en la identificación de las necesidades existentes. A menudo se da el caso en unen en un se piensa que una solución satisface estas necesidades, cuando en realidad solo refleja un deseo de satisfacerlas, un análisis minucioso eliminara algunas de las soluciones propuestas. Entre las condiciones que controlan la elección del tipo de puente en cada caso particular, los factores de mayor importancia que se deben considerar son los siguientes: 1. FACTORES TECNICOS. En este tipo de factores, se debe tomar en cuenta lo siguiente: a) Necesidades hidráulicas: el caudal o gasto máximo durante las avenidas, la velocidad que alcanza el agua durante estas, la frecuencia con la que se presentan, la duración de las mismas, el nivel a que llega el agua , las zonas que inunda la dirección general de la corriente en crecientes en las secciones del cruce en estudio, el alineamiento del rio, entre otros , que influyen en las características de la obra por construir y en el costo de las mismas, así como en su funcionamiento una vez construido. b) Necesidades de trafico: estas necesidades se pueden dividir en: distancia visual, la cual queda restringida cuando se usa el tipo de puentes de madera cubiertos, en un alineamiento que tenga curvas de radio pequeños próximos al puente, en las armaduras e fierro estructural existen los mismos defectos de caminos deberán proyectarse con el mayor cuidado con respecto a la visibilidad; movimiento de tráfico, la calzada para el trafico deberá tener el ancho suficiente para dar acomodo con la amplitud necesaria para el máximo de de trafico existente y tener en cuenta al aumento probable de este; características arquitectónicas, en la elección del tipo de puente bajo un punto de vista arquitectónico, debe tenerse presente el puente del camino desde el cual es más visible la estructura para dar la solución correcta. c) Necesidades de navegación: considerando la regulación del rio. d) Abastecimiento de materiales y mano de obra; dentro de la sección del tipo de puente, el concepto de costos de materiales es fundamental, ya que atendido a este punto se tendrá la herramienta indispensable para atender la economía que debe presentar la estructura por efectuarse. En cuanto a la mano de obra, se debe tomar en cuenta la capacidad de la región para el abastecimiento de esta.

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2. FACTORES ECONÓMICOS En este tipo de factores de se debe satisfacer lo siguiente: a) Elaboración de anteproyectos, los cuales deberán cumplir con los conceptos de seguridad, económico y funcionalidad. b) Determinar posibles alternativas, se harán tantas como sean necesarias analizando diferentes materiales, claros tipo de apoyo, vías de acceso y comunicación. c) Efectuar comparaciones económicas de las diferentes alternativas, tomando en cuenta cada una de las posibles soluciones para obtener el menor costo del puente. Como el factor económico es el que dirige el proyecto y construcción del puente, al obtener el menor costo de las alternativas más convenientes para la construcción del mismo, determinamos que el elegido es el más correcto, el más adecuado y del mayor conveniencia. La realización de anteproyectos se basara en dos aspectos muy importantes ante cualquier toma de decisiones (economía y seguridad) para llegar así al proyecto definitivo. Así pues, para dichos estudios fue necesario realizar la elección de un tipo de estructura que soluciones en su totalidad las necesidades para dicho cruce. En cuanto a la estructura, fue necesario ampliar los siguientes criterios: 1. Determinación del espacio libre vertical. 2. Determinación del espacio libre vertical. 3. Determinación de la profundidad de desplante. En cuanto a espacio libre horizontal o la longitud mínima de puente, fue determinada por una serie de iteraciones en los cálculos hidráulicos (área hidráulica, perímetro mojado, pendiente hidráulica, rugosidad el suelo, velocidad y gasto), las cuales nos permiten disminuir considerablemente las posibles áreas de inundación controlando la sobre elevación y evitando la socavación. El espacio libre fue determinado bajo los siguientes criterios:  Altura que tendrá los cuerpos flotantes durante avenidas.  Grado de incertidumbre en el N.A.M.E.  Tipo de puente (principal o secundario)  Esfuerzos admisibles en la cimentación

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U. V. – F. I. C.

Dados los criterios básicos de diseño, se tiene que el arroyo “Axatl” no es caudaloso ni profundo, por lo que no es navegable, es por esto que el espacio libre vertical será el mínimo considerado por arriba de la sobre elevación y el lecho inferior de la superestructura. Una vez mencionada todo lo anterior, a continuación presentamos dos anteproyectos, con la finalidad de elegir uno de ellos, mismo que será el “Proyecto Definitivo” ANTEPROYECTO NO. 1 A) Superestructura Integrada por tres tramos de losa colada en sitio, apoyados sobre losas precoladas que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta asfáltica de 4 cm; que descansaran sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV, Cada uno de los tramos tendrá un claro de 12.00 m; por lo que, los tres claros cubren una longitud de puente de 36.00 m, con un ancho total de 10.00 m y un ancho de calzada de 7.20 , para alojar 2 carriles de circulación de camión T3-S-2-R4. El parapeto a emplear será de acero según proyecto tipo No.T-34.3.1, la guarnición a emplear será según proyecto tipo T-33.1.1 y la banqueta será según proyecto tipo No. T33.1.1. Por lo que respecta a las juntas; serán de dilatación tipo FREY-MEX T-50 o similar.los cables para izado serán cable tipo cascabel galvanizados serie 6-37 con alma de acero con un diámetro de 1.91. Se usara un concreto cuya capacidad no será menor de 0.80 de su resistencia con revenimiento de 5 a 10 cm y agregado grueso con tamaño máximo de 4 cm, el cual deberá vibrarse al colocarlo. Se usara un concreto de f‟c = 250 kg/cm2. El acero de refuerzo a emplear será de fy = 4200 kg/cm2, el cual deberá tenerse un espacial cuidado en la limpieza, para evitar que tenga oxido suelto previo al vaciado del concreto.los empalmes de varillas se harán exclusivamente con soldadura a tope o por traslape , los empalmes de varillas se harán cuatrapeados sin exceder el 50 % de acero principal de la sección, en los casos aislados en que se empalma más del 50 % del refuerzo, se aumentaran en un 25 % las longitudes de traslape. B) Subestructura La subestructura estará integrada caballetes con tres pilastras de concreto reforzado de 1.20 m de diámetro, con una separación de 3.20 m, colocadas en cada uno de los cuatro apoyos; es decir, en los caballetes No. Y 4, a una elevación de desplante de 84.85 m, así como las pilas No. 2y 3 a una elevación de desplante de 82.85 m. La longitud de las pilastras que comprenden los caballetes No 1 y4 se colocaran 6 bancos de apoyo de 30x40 cm para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaran 6 palcas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

82

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

integral ASTM 02240 con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el tope antisísmico. Sobre el cabezal de las pilas No. 2 y 3 se colocaran 12 bancos de apoyo de 30x40 cm para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaron 12 placas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.20cm y 2 palcas de apoyo de neopreno integral ASTM con una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el topo antisísmico, se colocaran 3 diafragmas por claro.

Ver presupuesto de anteproyecto No. 1

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

83

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ANEXO B Plano General del Anteproyecto No.1

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

84

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

P R E S U P U E S T O No. 1

FORMA E-7

C O N C E P T O S CANT. No.

PARTIDA

UNIDAD

P.U

DESCRIPCION

IMPORTE ($)

PUENTE EXISTENTE

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-X X.01

DEMOLICIONES Demoliciones por unidad de obra terminada (inciso 3.01.02.044-H.01)

c)

De concreto hidráulico

2)

Reforzado en:

1

Parapeto y guarnición

2 3

m3

704.55

7,256.87

Losa de calzada y trabes

147.70

m3

704.55

104,062.04

Corona de estribos y pilas

16.60

m3

704.55

11,695.53

Estribos y pilas

232.80

m3

423.00

98,474.40

ZAMPEADO

622.70

m4

423.00

263,402.10

31.00

m3

265.00

8,215.00

229.00

m3

2,118.96

485,241.84

30.40

Ton.

10,330.00

314,032.00

109.90

m

1,200.00

131,880.00

a)

De mampostería

2)

De tercera clase en:

4 5

10.30

h)

De carpeta asfáltica SUBESTRUCTURA

02.047-G G.11 a)

Simple, colado en seco

2)

De f'c = 250 Kg/cm2 en:

6

Caballetes y pila 02.047-H H.04 a)

7 8

CONCRETO HIDRAULICO Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026H.10)

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200Kg/cm2 en: Caballetes y pila

E.P.1.

Perforaciones para pilastrones de 120 cm de diámetro

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

85

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

SUPERESTRUCTURA

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-G

CONCRETO HIDRAULICO Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026H.10)

G.11 a)

Simple, colado en seco

1)

De f'c= 150 Kg/cm2 en:

9

Banqueta 2)

10

Parapeto y guarnición

11

Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas 3)

H.04 a)

m3

1,451.89

21,197.59

13.90

m3

1,990.81

27,672.26

197.80

m3

3,031.50

599,630.70

0.00

m3

0.00

De f'c= 350 Kg/cm2 en:

12 02.047-H

14.60

De f'c= 250 Kg/cm2 en:

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200 Kg/cm2 en:

13

Parapetos, guarnición y banquetas

14

Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas

6.00

Ton

10,330.00

61,980.00

29.20

Ton

10,330.00

301,636.00

360.00

Kg

26.80

9,648.00

15 16

H.02

Cable tipo cascabel galvanizado serie G-37

H.03

Acero de presfuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.02)

17 02.047-T T.04

ESTRUCTURAS DE ACERO Estructura fabricada y montada P.U.O.T. (inciso 3.01.02.039-H.03)

18

Acero estructural A-36 en placas, tuercas y rondanas

60.00

Kg

13.20

792.00

19

Placas de acero A-36 en apoyos

256.00

Kg

13.20

3,379.20

20

Acero estructural A-36 en parapetos

748.00

Kg

13.20

9,873.60

21

E.P.2

Tubo de acero galvanizado ced. 40

936.00

Kg

20.80

19,468.80

22

E.P.3.

Tubo de cartón comprimido de 21 cm de diámetro en banquetas

217.00

m

18.70

4,057.90

23

E.P.4.

Drenes de P.V.C. De 3" de diámetro

24.00

Pza

28.14

675.36

24

E.P.5.

Neopreno dureza Shore 60, ASTM-D2240

134.90

dm3

295.30

39,835.97

25

E.P.6.

Junta de dilatación tipo Frey-Mex T-50 o similar

40.00

m

1,205.00

48,200.00

E.P.7.

Carpetas de concreto asfáltico colocada en caliente en: 10.50

m3

966.86

10,152.03

26

Superestructura

27

Accesos

23.10

m3

966.86

22,334.47

3,461.00

m3

60.58

209,667.38

Base y sub base compactada al 100% de su PVSM P.U.O.T.

537.60

m3

294.21

158,167.30

E.P.10.

Riego de impregnación en accesos

160.00

m2

56.20

8,992.00

E.P.11.

Suelo - cemento, relación 1:8, espesor de 0.80 cm

240.00

m3

55.00

13,200.00

28

E.P.8.

Formación y compactación de terraplenes de acceso

29

E.P.9.

30 31

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-G

CONCRETO HIDRAULICO Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026H.10)

G.11 a)

Simple, colado en seco

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

86

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

2) 32

De f'c= 150 Kg/cm2 en: Lavaderos

3) 33

6.00

m3

2,045.04

12,270.24

21.30

m3

1,943.13

41,388.67

Postes y guarniciones

3,664.00

Kg

10.55

38,655.20

1,920.00

Kg

49.88

95,769.60

560.00

Kg

20.80 SUMA TOTAL

11,648.00

De f'c= 250 Kg/cm2 en: Postes y guarniciones

02.047-H H.04 a) 34

U. V. – F. I. C.

0.00

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200 Kg/cm2 en:

35

E.P.12.

Defensa de lámina de acero galvanizado

36

E.P.13.

Acero estructural galvanizado en poste

NOMBRE DE LA EMPRESA O PERSONA FISICA:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

I.V.A. 15% COSTO TOTAL

3,194,552.03 479,182.81 3,673,734.84

87

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ANTEPROYECTO NO. 2 C) Superestructura Integrada por tres tramos de losa colada en sitio, apoyados sobre losas precoladas que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta asfáltica de 4 cm; que descansaran sobre 6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo IV para el primer tramo y sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV para el segundo tramo. El primer tramo tendrá un claro de 24.00 m y el segundo tramo tendrá un claro de 12.00 m; por lo que, los dos claros cubren una longitud de puente de 36.00 m, con un ancho total de 10.00 m y un ancho de calzada de 7.20, para alojar 2 carriles de circulación de camión T3-S-2-R4. El parapeto a emplear será de acero según proyecto tipo No.T-34.3.1, la guarnición a emplear será según proyecto tipo T-33.1.1 y la banqueta será según proyecto tipo No. T33.1.1. Por lo que respecta a las juntas; serán de dilatación tipo FREY-MEX T-50 o similar.los cables para izado serán cable tipo cascabel galvanizados serie 6-37 con alma de acero con un diámetro de 1.91 cm. Se usara un concreto cuya capacidad no será menor de 0.80 de su resistencia con revenimiento de 5 a 10 cm y agregado grueso con tamaño máximo de 4 cm, el cual deberá vibrarse al colocarlo. Se usara un concreto de f‟c = 250 kg/cm2 para losas y f‟c= 350 kg/cm2 para trabes pretensada, con acero de de preesfuerzo de 13 mm de diámetro. El acero de refuerzo a emplear será de fy = 4200 kg/cm2, el cual deberá tenerse un espacial cuidado en la limpieza, para evitar que tenga oxido suelto previo al vaciado del concreto.los empalmes de varillas se harán exclusivamente con soldadura a tope o por traslape , los empalmes de varillas se harán cuatrapeados sin exceder el 50 % de acero principal de la sección, en los casos aislados en que se empalma más del 50 % del refuerzo, se aumentaran en un 25 % las longitudes de traslape. Por lo que al respecta a las trabes presforzadas, los torones se encaminaran en tubos de plásticos y se tendrán en la cama de preesfuerzo. D) Subestructura La subestructura estará integrada por tres caballetes con tres pilastras de concreto reforzado de 1.20 m de diámetro, con una separación de 3.20 m, colocadas en cada uno de los tres apoyos; es decir, en los caballetes No.1 Y 3, a una elevación de desplante de 84.85 m, así como las pilas No. 2 a una elevación de desplante de 82.85 m.

La longitud de las pilastras que comprenden los caballetes No 1 y 3, serán de 10.56 m, en el cabezal será de 9.70 m de longitud con una base de 1.28 m y una altura de 1.00m

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

88

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

mientras que la longitud de las pilastras que comprenden la pila No 2 serán de 12.36 m el cabezal será de 9.30 m de longitud con una base de 1.40 m y una altura de 1.20 m. Sobre el cabezal del los caballetes No 1 y 3 se colocaran 6 bancos de apoyo de 30x40 cm para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaran 6 palcas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno integral ASTM 02240 con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el tope antisísmico. Sobre el cabezal de las pilas No. 2 se colocaran 12 bancos de apoyo de 30x40 cm para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaron 12 placas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 palcas de apoyo de neopreno integral ASTM con una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el topo antisísmico. Se colocaran 3 diafragmas por claro; es decir, 3 en el claro de 12.00 m y 3 en el claro de 24.00 m.

Ver presupuesto de anteproyecto No. 2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

89

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ANEXO C Plano General de Anteproyecto no. 2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

90

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

P R E S U P U E S T O No. 2 C O N C E P T O S No.

PARTIDA

FORMA E-7 CANT.

UNIDAD

P.U

DESCRIPCION

IMPORTE ($)

PUENTE EXISTENTE

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-X

DEMOLICIONES

X.01

Demoliciones por unidad de obra terminada (inciso 3.01.02.044-H.01)

c)

De concreto hidráulico

2)

Reforzado en:

1

Parapeto y guarnición

10.30

m3

704.55

7,256.87

2

Losa de calzada y trabes

147.70

m3

704.55

104,062.04

Corona de estribos y pilas

16.60

m3

704.55

11,695.53

Estribos y pilas

232.80

m3

423.00

98,474.40

ZAMPEADO

622.70

m4

423.00

263,402.10

31.00

m3

265.00

8,215.00

170.70

m3

2,118.96

361,706.47

Caballetes y pila

22.10

Ton.

10,330.00

228,293.00

Perforaciones para pilastrones de 120 cm de diámetro

82.60

m

1,200.00

99,120.00

3 a)

De mampostería

2)

De tercera clase en:

4 5

h)

De carpeta asfáltica SUBESTRUCTURA

02.047-G G.11

Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026-H.10)

a)

Simple, colado en seco

2)

De f'c = 250 Kg/cm2 en:

6

Caballetes y pila 02.047-H H.04 a)

7 8

CONCRETO HIDRAULICO

E.P.1.

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200Kg/cm2 en:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

91

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

SUPERESTRUCTURA

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-G

CONCRETO HIDRAULICO

G.11

Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026-H.10)

a)

Simple, colado en seco

1)

De f'c= 150 Kg/cm2 en:

9

Banqueta 2)

10

Parapeto y guarnición

11

Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas 3)

12

H.04 a)

21,197.59

13.90

m3

1,990.81

27,672.26

124.60

m3

3,031.50

377,724.90

72.40

m3

3,402.15

246,315.66

6.00

Ton

10,330.00

61,980.00

16.20

Ton

10,330.00

167,346.00

8.40

Ton

10,330.00

86,772.00

360.00

Kg

26.80

9,648.00

3.00

Kg

45,130.00

135,390.00

Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200 Kg/cm2 en: Parapetos, guarnición y banquetas

14

Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas

15

Trabes pretensadas H.02

Cable tipo cascabel galvanizado serie G-37

H.03

Acero de presfuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.02)

17

1,451.89

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO

13

16

m3

De f'c= 350 Kg/cm2 en: Trabes pretensadas

02.047-H

14.60

De f'c= 250 Kg/cm2 en:

cables Cables de 13 mm de diámetro FRG= 19000 Kg/cm2 02.047-T T.04

ESTRUCTURAS DE ACERO Estructura fabricada y montada P.U.O.T. (inciso 3.01.02.039-H.03)

18

Acero estructural A-36 en placas, tuercas y rondanas

60.00

Kg

13.20

792.00

19

Placas de acero A-36 en apoyos

192.00

Kg

13.20

2,534.40

20

Acero estructural A-36 en parapetos

748.00

Kg

13.20

9,873.60

21

E.P.2

Tubo de acero galvanizado ced. 40

936.00

Kg

20.80

19,468.80

22

E.P.3.

Tubo de cartón comprimido de 21 cm de diámetro en banquetas

217.00

m

18.70

4,057.90

23

E.P.4.

Drenes de P.V.C. De 3" de diámetro

24

E.P.5.

Neopreno dureza Shore 60, ASTM-D2240

25

E.P.6.

Junta de dilatación tipo Frey-Mex T-50 o similar

E.P.7.

Carpetas de concreto asfáltico colocada en caliente en:

24.00

Pza

28.14

675.36

103.60

dm3

295.30

30,593.08

30.00

m

1,205.00

36,150.00 10,152.03

26

Superestructura

10.50

m3

966.86

27

Accesos

23.10

m3

966.86

22,334.47

3,461.00

m3

60.58

209,667.38 158,167.30

28

E.P.8.

Formación y compactación de terraplenes de acceso

29

E.P.9.

Base y sub base compactada al 100% de su PVSM P.U.O.T.

537.60

m3

294.21

30

E.P.10.

Riego de impregnación en accesos

160.00

m2

56.20

8,992.00

31

E.P.11.

Suelo - cemento, relación 1:8, espesor de 0.80 cm

240.00

m3

55.00

13,200.00

6.00

m3

2,045.04

12,270.24

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-G

CONCRETO HIDRAULICO

G.11

32

Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026-H.10)

a)

Simple, colado en seco

2)

De f'c= 150 Kg/cm2 en: Lavaderos

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

92

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

3) 33

De f'c= 250 Kg/cm2 en: Postes y guarniciones

02.047-H H.04 a) 34

U. V. – F. I. C.

21.30

m3

1,943.13

41,388.67

Postes y guarniciones

3,664.00

Kg

10.33

37,849.12

1,920.00

Kg

49.88

95,769.60

560.00

Kg

20.80 SUMA TOTAL I.V.A. 15% COSTO TOTAL

11,648.00

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200 Kg/cm2 en:

35

E.P.12.

Defensa de lámina de acero galvanizado

36

E.P.13.

Acero estructural galvanizado en poste NOMBRE DE LA EMPRESA O PERSONA FISICA:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

3,041,855.76 456,278.36 3,498,134.12

93

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U. V. – F. I. C.

RESUMEN DE MONTOS DE LOS ANTEPROYECTOS

CONCEPTO SUMA TOTAL I.V.A. (15%) COSTO TOTAL

ANTEPROYECTO No. 1

ANTEPROYECTO No. 2

$ 3’ 194,552,.03

$ 3’ 041,855.90

$479,182.81

$456,278.38

$ 3’673,734.84

$ 3’498,134.28

SUPERFICIE DEL PUENTE = 36.00m X 10.00m = 360 m 2

Anteproyecto No. 1 Costo por m2 = $ 3‟ 673,734.84 = $ 10,204.82 /m2 360 m2

Anteproyecto No. 2 Costo por m2 = $ 3‟ 498,134.28 = $ 9,717.04 /m2 360 m2

CONCLUSIÓN Finalmente, dadas las características de los anteproyectos anteriores presentados, y tomando en cuenta los requisitos que un proyecto de esta índole debe cumplir; hemos elegido como es más viable, el Anteproyecto No. 2 para proyectos definitivo, ya que como se puede observar, las mejores condiciones económicas en comparación con el anteproyecto No. 1, aunque la funcionalidad estructural y factibilidad constructiva de cualquier elemento propuesto en los dos anteproyectos prácticamente es la misma, apara el proyecto detallado, el análisis debe ser el más preciso.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

94

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3.6. ELECCIÓN DEL PROYECTO DEFINITIVO. La elección del tipo de puente definitivo constituye un problema que solamente puede ser resuelto basándose en la experiencia o trato con el proyecto de puentes, en virtud de que existe una gama de soluciones al mismo, pero en general, siempre hay una que si no la económica, si la más viable, esta es la que se tratara de encontrar mediante la elaboración de varios anteproyectos, es por ello la importancia que estos tienen en la elaboración de todo proyecto. Todo tipo de puente, como obra de ingeniería debe cubrir ciertos requisitos, tales como funcionalidad, económica y estética, los cuales se buscan al momento en que se elaboran los anteproyectos. Es por ello que una vez presentados los anteproyectos, se ha optado por elegir como el más optimo de acuerdo a los requisitos antes mencionados, el Anteproyectos No. 2, correspondientes a la siguiente descripción: Datos Generales: ANCHO TOTAL: ANCHO DE CALZADA: LONGITUD TOTAL: CLARO 1: CLARO 2: ESPESOR DE LOSA: ESPESOR DE CARPETA (DISEÑO): RECUBRIMIENTO DE EN LOSA: TRABES PRESFORZADAS PARA EL CLARO LARGO No. DE TRABES: TRABES PRESFORZADAS PARA EL CLARO LARGO No. DE TRABES: SEPARACION ENTRE TRABES: ANCHO DE PATIN SUPERIOR: VOLADIZOS: ANCHO DE GUANICION (ESTERIOR): PESO DEL PARAPETO EXTERIOR: PESO DELPARAPETO INTERIOR: CONCRETO PARA LA LOSA:

10.00 m 7.20 m 36.00 m 24.00 m 12.00 m 0.20m 0.12 m 0.05 m 1.35 m 6 trabes 1.35 m 6 trabes 1.60 m 0.50 m 1.00 m 0.40 m 0.38 Ton/m 0.00 Ton/m 2 250 kg/cm

(AASHTO tipo IV) (AASHTO tipo IV)

El puente “Congreso – San Nicolás”, como ya hemos mencionado, tendrá una longitud de 36.00 m, desarrollada en dos tramos, uno de 24.00 m y otro de m, siendo tanto la tangente vertical de 0o como la tangente horizontal de 0o, el ancho total es de 10.00 m, el ancho de PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

95

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U. V. – F. I. C.

la calzada es de 7.20 m, que permitirá la circulación de 2 carriles, con un ancho de guarnición exterior de 0.40 m. La subestructura estará integrada por tres caballetes con tres pilastras de concreto reforzado de 1.20 m de diámetro, con una separación de 3.20 m, colocadas en cada uno de los tres apoyos; es decir, en los caballetes No.1 Y 3, a una elevación de desplante de 84.85 m, así como las pilas No. 2 a una elevación de desplante de 82.85 m. La longitud de las pilastras que comprenden los caballetes No 1 y 3, serán de 10.56 m, en el cabezal será de 9.70 m de longitud con una base de 1.28 m y una altura de 1.00m mientras que la longitud de las pilastras que comprenden la pila No 2 serán de 12.36 m el cabezal será de 9.30 m de longitud con una base de 1.40 m y una altura de 1.20 m. Sobre el cabezal del los caballetes No 1 y 3 se colocaran 6 bancos de apoyo de 30x40 cm para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaran 6 palcas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno integral ASTM 02240 con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el tope antisísmico. Sobre el cabezal de las pilas No. 2 se colocaran 12 bancos de apoyo de 30x40 cm para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaron 12 placas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 palcas de apoyo de neopreno integral ASTM con una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el topo antisísmico. Se colocaran 3 diafragmas por claro; es decir, 3 en el claro de 12.00 m y 3 en el claro de 24.00 m. La superestructura estará integrada por tres tramos de losa colada en sitio, apoyados sobre losas precoladas que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta asfáltica de 4 cm; que descansaran sobre 6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo IV para el primer tramo y sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV para el segundo tramo. El primer tramo tendrá un claro de 24.00 m y el segundo tramo tendrá un claro de 12.00 m; por lo que, los dos claros cubren una longitud de puente de 36.00 m, con un ancho total de 10.00 m y un ancho de calzada de 7.20, para alojar 2 carriles de circulación de camión T3-S-2-R4. El parapeto a emplear será de acero según proyecto tipo No.T-34.3.1, la guarnición a emplear será según proyecto tipo T-33.1.1 y la banqueta será según proyecto tipo No. T33.1.1. Por lo que respecta a las juntas; serán de dilatación tipo FREY-MEX T-50 o similar.los cables para izado serán cable tipo cascabel galvanizados serie 6-37 con alma de acero con un diámetro de 1.91 cm.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

96

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Se usara un concreto cuya capacidad no será menor de 0.80 revenimiento de 5 a 10 cm y agregado grueso con tamaño máximo vibrarse al colocarlo. Se usara un concreto de f‟c = 250 kg/cm2 kg/cm2 para trabes pretensada, con acero de de preesfuerzo de 13

U. V. – F. I. C.

de su resistencia con de 4 cm, el cual deberá para losas y f‟c= 350 mm de diámetro.

El acero de refuerzo a emplear será de fy = 4200 kg/cm2, el cual deberá tenerse un espacial cuidado en la limpieza, para evitar que tenga oxido suelto previo al vaciado del concreto.los empalmes de varillas se harán exclusivamente con soldadura a tope o por traslape , los empalmes de varillas se harán cuatrapeados sin exceder el 50 % de acero principal de la sección, en los casos aislados en que se empalma más del 50 % del refuerzo, se aumentaran en un 25 % las longitudes de traslape. Por lo que al respecta a las trabes presforzadas, los torones se encaminaran en tubos de plásticos y se tendrán en la cama de preesfuerzo.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

97

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U. V. – F. I. C.

CATALOGO DE CONCEPTOS

PRESUPUESTO C O N C E P T O S No.

PARTIDA

FORMA E-7 CANT.

UNIDAD

P.U

DESCRIPCION

IMPORTE ($)

PUENTE EXISTENTE

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-X

DEMOLICIONES

X.01

Demoliciones por unidad de obra terminada (inciso 3.01.02.044-H.01)

c)

De concreto hidráulico

2)

Reforzado en:

1

Parapeto y guarnición

10.30

m3

704.55

7,256.87

2

Losa de calzada y trabes

147.70

m3

704.55

104,062.04

3

Corona de estribos y pilas

16.60

m3

704.55

11,695.53

Estribos y pilas

232.80

m3

423.00

98,474.40

ZAMPEADO

622.70

m4

423.00

263,402.10

31.00

m3

265.00

8,215.00

170.70

m3

2,118.96

361,706.47

Caballetes y pila

22.10

Ton.

10,330.00

228,293.00

Perforaciones para pilastrones de 120 cm de diámetro

82.60

m

1,200.00

99,120.00

a)

De mampostería

2)

De tercera clase en:

4 5

h)

De carpeta asfáltica SUBESTRUCTURA

02.047-G G.11

Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026-H.10)

a)

Simple, colado en seco

2)

De f'c = 250 Kg/cm2 en:

6

Caballetes y pila 02.047-H H.04 a)

7 8

CONCRETO HIDRAULICO

E.P.1.

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200Kg/cm2 en:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

98

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U. V. – F. I. C.

SUPERESTRUCTURA

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-G

CONCRETO HIDRAULICO

G.11

Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026-H.10)

a)

Simple, colado en seco

1)

De f'c= 150 Kg/cm2 en:

9

Banqueta 2)

10

Parapeto y guarnición

11

Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas 3)

12

H.04 a)

21,197.59

13.90

m3

1,990.81

27,672.26

124.60

m3

3,031.50

377,724.90

72.40

m3

3,402.15

246,315.66

6.00

Ton

10,330.00

61,980.00

16.20

Ton

10,330.00

167,346.00

8.40

Ton

10,330.00

86,772.00

360.00

Kg

26.80

9,648.00

3.00

Kg

45,130.00

135,390.00

Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200 Kg/cm2 en: Parapetos, guarnición y banquetas

14

Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas

15

Trabes pretensadas H.02

Cable tipo cascabel galvanizado serie G-37

H.03

Acero de presfuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.02)

17

1,451.89

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO

13

16

m3

De f'c= 350 Kg/cm2 en: Trabes pretensadas

02.047-H

14.60

De f'c= 250 Kg/cm2 en:

cables Cables de 13 mm de diámetro FRG= 19000 Kg/cm2 02.047-T T.04

ESTRUCTURAS DE ACERO Estructura fabricada y montada P.U.O.T. (inciso 3.01.02.039-H.03)

18

Acero estructural A-36 en placas, tuercas y rondanas

60.00

Kg

13.20

792.00

19

Placas de acero A-36 en apoyos

192.00

Kg

13.20

2,534.40

20

Acero estructural A-36 en parapetos

748.00

Kg

13.20

9,873.60

21

E.P.2

Tubo de acero galvanizado ced. 40

936.00

Kg

20.80

19,468.80

22

E.P.3.

Tubo de cartón comprimido de 21 cm de diámetro en banquetas

217.00

m

18.70

4,057.90

23

E.P.4.

Drenes de P.V.C. De 3" de diámetro

24

E.P.5.

Neopreno dureza Shore 60, ASTM-D2240

25

E.P.6.

Junta de dilatación tipo Frey-Mex T-50 o similar

E.P.7.

Carpetas de concreto asfáltico colocada en caliente en:

24.00

Pza

28.14

675.36

103.60

dm3

295.30

30,593.08

30.00

m

1,205.00

36,150.00 10,152.03

26

Superestructura

10.50

m3

966.86

27

Accesos

23.10

m3

966.86

22,334.47

3,461.00

m3

60.58

209,667.38 158,167.30

28

E.P.8.

Formación y compactación de terraplenes de acceso

29

E.P.9.

Base y sub base compactada al 100% de su PVSM P.U.O.T.

537.60

m3

294.21

30

E.P.10.

Riego de impregnación en accesos

160.00

m2

56.20

8,992.00

31

E.P.11.

Suelo - cemento, relación 1:8, espesor de 0.80 cm

240.00

m3

55.00

13,200.00

6.00

m3

2,045.04

12,270.24

3.01.02

ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-G

CONCRETO HIDRAULICO

G.11

32

Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026-H.10)

a)

Simple, colado en seco

2)

De f'c= 150 Kg/cm2 en: Lavaderos

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

99

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

3) 33

De f'c= 250 Kg/cm2 en: Postes y guarniciones

02.047-H H.04 a) 34

U. V. – F. I. C.

21.30

m3

1,943.13

41,388.67

Postes y guarniciones

3,664.00

Kg

10.33

37,849.12

1,920.00

Kg

49.88

95,769.60

560.00

Kg

20.80 SUMA TOTAL I.V.A. 15% COSTO TOTAL

11,648.00

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200 Kg/cm2 en:

35

E.P.12.

Defensa de lámina de acero galvanizado

36

E.P.13.

Acero estructural galvanizado en poste NOMBRE DE LA EMPRESA O PERSONA FISICA:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

3,041,855.76 456,278.36 3,498,134.28

100

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

PARTIDAS DEL PRESUPUESTO. CLAVE

0.001 3.01.02 02.0407-X 0.002

CONCEPTO

IMPORTE $

PUENTE EXISTENTE ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE DEMOLICIONES

493,105.93

SUBESTRUCTURA

02.047-G

CONCRETO HIDRAULICO

361,706.47

02.047-H

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO

228,293.00

E.P.1

PERFORACIONES PARA PILASTRAS DE 120 CM DE DIAMETRO

0.003

SUPERESTRUCTURA

99,120.00

3.01.02 02.047.-G

ESTRUCTURAS DE DRENAJE CONCRETO HIDRAULICO

726,569.46

02.047-H

ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO

606,402.72

02.047.-T

ESTRUCTURAS DE ACERO

526,658.31

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

SUMA TOTAL

3,041,855.89

I.V.A. (15 %)

456278.38

COSTO TOTAL

3,498,134.28

101

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U. V. – F. I. C.

ANEXO D Plano General del Proyecto Definitivo

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

102

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U. V. – F. I. C.

CAPITULO IV

ANÁLISIS Y DISEÑO

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

103

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.1. COMENTARIOS DE LAS PRINCIPALES ESPECIFICACIONES EN QUE SE BASARA EL PROYECTO DEL PUENTE Y CRITERIOS A SEGUIR EN PARTES DE ANÁLISIS Y DISEÑO. El diseño de puentes carreteros y/o ferroviarios se rigen por las distintas Normas y especificaciones emitidas por la Secretaría de Comunicaciones y Transporte (S.C.T.) en nuestro país, así como los Reglamentos de Construcción del Departamento del Distrito Federal (incluyendo sus Normas técnicas complementarias), manual de diseño de obras civiles (C.F.E) y las Normas Técnicas de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTATIONS OFFICIALS (AASHTO). Comentarios de las principales especificaciones: Las cargas para las que deben proyectarse las estructuras son: a. b. c. d. e.

Cargas permanentes ( carga muerta) Carga movil ( Carga viva) Impacto o efecto dinámico de la carga movil Fuerza de viento Fuerzas longitudinales, cuando existan, tales como: Fuerza centrifuga, fuerzas por cambio de temperatura, empujes de tierras, supresión, esfuerzos por contracción del concreto, acortamiento por compresión del arco, presiones de la corriente de agua o hielo y esfuerzos por sismo.

Los miembros estructurales del puente se proyectaran en base a los esfuerzos permisibles y las limitaciones de proyecto del material utilizado. En los cálculos de esfuerzos se incluirá un diagrama o notas sobre las cargas consideradas indicando los esfuerzos dedidos a las diferentes cargas. Cuando las condiciones de proyecto así lo requieran, se registrara el orden sucesivo de los colados de concreto en los planos o bien en las especificaciones complementarias. La combinación de cargas se calculara de acuerdo a los grupos que más adelante se indicaran. 1. Carga permanente (Carga muerta) La carga permanente o carga, estará constituida por el peso de la estructura ya terminada, incluyendo la carpeta, banquetas, vías, tuberías, conductos, cables y demás instalaciones para servicios públicos. 2. Carga movil ( Carga viva) La carga movil o carga viva que se considere sobre la calzada de los puentes para camiones, serán las especificaciones para camiones tipo o carga uniforme por carril, equivalente a un convoy de camiones. Se especificaran dos tipo de carga, las tipos “H” y las “HS”, siendo las más pesadas. -Carga tipo “H “ PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

104

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Las cargas tipo “H” consiste en un camión de 2 ejes, o en la carga uniforme equivalente correspondiente sobre un carril. -Carga tipo “HS” Las cargas tipo “HS” consiste en un camión tractor con semi-remolque o la carga uniforme equivalente correspondiente sobre un carril. La separación entre los ejes se ha considerado variable, con el objeto de tener una aproximación mayor con los tiempos de tractores con semiremolques que se usan actualmente. El espaciamiento variable hace que la carga actué mas satisfactoriamente en los claros continuos ya que así las cargas pesadas de los ejes se pueden colocar en los ejes adyacentes, a fin de producir los máximos momentos negativos. Las cargas para camiones son de 5 clases: H20, H15, H10, HS20, HS15. Las cargas H20 y H10 constituyen, respectivamente el 75% de la carga HS20. Las cargas anteriores de camión tipo fueron especificadas a partir de 1944 agregando a la designación de la carga tipo las dos últimas cifras del año en que se efectuó la última modificación, apareciendo actualmente la nomenclatura siguiente: Carga H10, edición 1944 Carga H15, edición 1944 Carga H20, edición 1944 Carga H15 S 12, edición 1944 Carga H20 S 16, edición 1944

se designara se designara se designara se designara se designara

H10-44 H15-44 H20-44 HS15-44 HS20-44

La cifra final indicara, por lo tanto, la vigencia de las especificaciones, las que habrá que modificarse cuando se realicen nuevas modificaciones. Este sistema se aplicará así mismo en las referencias futuras a cargas previamente adoptadas por la AASHTO. -Carriles de transito Se supondrá que la carga por carril o la del camión tipo ocupan un ancho de 3.05 m. dichas cargas se colocaran sobre los carriles de transito para proyectos que tengan un ancho de: A=.

Ac N

.

En donde: A = Ancho de carril de transito para proyectos. Ac = Ancho de calzada entre guarniciones sin contar la faja central. N = número de carriles de transito para proyecto, como se indica en la tabla siguiente.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

105

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Ac (en m)

N

De 6.1 a 9.14 Mayor de 9.14 hasta 12.80 Mayor de 12.80 hasta 16.46 Mayor de 16.46 hasta 20.12 Mayor de 20.12 hasta 23.77 Mayor de 23.77 hasta 27.43 Mayor de 27.43 hasta 31.09 Mayor de 31.09 hasta 34.75 Mayor de 34.75 hasta 38.40

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Las cargas por carril o los camiones tipo se supondrán que ocupan cualquier posición dentro de su carril individual de transito, para proyecto, de manera que produzcan el esfuerzo máximo. Cuando se produzcan los máximos esfuerzos en cualquier miembro, cargando cualquier numero de carriles de transito simultáneamente, se tomaran los siguientes porcentajes en los esfuerzas resultantes de carga movil, teniendo en cuenta el hecho de que no será frecuente la coincidencia de todas las cargas para producir un máximo. No. de carriles cargados Uno o dos Tres carriles Cuatro carriles o mas

% de esfuerzo por considerar 100% 90% 75%

La producción de la intensidad de las cargas sobre piezas de puentes, se determinara como para el caso de trabes principales, usando el ancho de calzada que deberá cargarse para producir los esfuerzos máximos en las piezas de puentes. Cuando algún puente para camino vaya a soportar transito de tranvías eléctricos la carga correspondiente a estos se determinaron de acuerdo con la clase de transito que se espera hará uso del puente. Así mismo, deberá considerarse la posibilidad de que se requiera el paso de furgones de carga sobre el puente. -Impacto En las estructuras siguientes se considera impacto o sea, incremento de esfuerzos debidos a la vibración de la carga movil; superestructuras incluyendo columnas de acero o de concreto sujetas a carga, torres de acero, columnas de marcos rígidos, y en general, aquellas partes de la estructura que se prolongan hasta la cimentación principal.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

106

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

La parte de los pilotes de concreto o de acero que sobresalgan del nivel del terreno y que estén rígidamente conectados a la superestructura, ya sea formando marcos rígidos o como parte de la estructura misma. No se aplicara el impacto a las estructuras siguientes: estribos, muros de contención, pilas, pilotes (Exceptuando lo especificado en párrafos anteriores). La cantidad permisible en que se incrementa los esfuerzos se expresa como una fracción de los esfuerzos por carga movil y se determina con la formula siguiente: I = 15.24 . L+38.10

Donde:

I = Impacto en porciento (Máximo 30%) L = longitud en metros, de la parte del claro que debe cargarse para producir el máximo esfuerzo en el miembro. -Fuerzas longitudinales Deberá considerarse el efecto de una fuerza longitudinal del 5 % de la carga movil en todos los carriles destinados al tránsito en una misma dirección. En aquellos puentes donde se considere que puedan llegar en el futuro de una sola dirección, deberán cargarse todos sus carriles. Se empleara la carga por carril y además, la carga concentrada para momentos especificada, sin impacto y con la reducción establecida para el caso de varios carriles cargados. En el centro de gravedad de la fuerza longitudinal se supondrá que está a 1.83 m arriba de la losa del piso y que se transmite a la subestructura a través de la superestructura. La fuerza longitudinal debida a la fricción en los apoyos para dilatación, así como la resistencia al esfuerzo cortante en os apoyos de elastómeros, deberá tomarse en cuenta en el proyecto. -Cargas de viento Las siguientes fuerzas debidas a la presión del viento ,por metro cuadrado de área expuesta, deberá aplicarse a todas las estructuras, para l porciento de esfuerzo unitario básico que debe usarse en las diversas combinaciones de carga y fuerzas. El área expuesta considerada será la suma de las proyecciones verticales de las áreas de todos los miembros, incluyendo el sistema de piso y parapeto a 90 grados con respecto al eje longitudinal de la estructura. Las fuerzas y las cargas dadas aquí, corresponden a una velocidad del viento de 160.9 km/hr. La condición de carga del grupo II, pero no la condición de cargas del grupo III, se puede reducir o incrementar en la relación el cuadrado de la velocidad del viento para proyecto, al cuadrado de 160.90 siempre que pueda obtenerse el valor probable de la velocidad viento, con una exactitud razonable; o cuando las características permanentes del terreno permitan hacer tales cambios recomendables con seguridad. Si se cambia la velocidad del viento de proyecto, el valor que se tome deberá indicarse claramente en los planos.

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-Proyecto de la estructura En el proyecto de una superestructura se supondrá una carga debida al viento movil, uniformemente distribuida y aplicada horizontalmente a 90 grados con el eje horizontal de la estructura de la siguiente intensidad. Para armaduras y arcos………………………………………….366 kg/m 2 Para trabes y vigas……………………………………………..244 kg/m 2 Las fuerzas anteriores se aplicaran para la condición de carga del grupo II. Para la condición el grupo III deberá incrementarse con una carga de 149 kg/m 2 aplicada a 90 grados con el eje longitudinal de la estructura y 1.83 m arriba del piso como una carga de viento sobre una carga movil. Cuando se trata de losas de piso de concreto reforzado o de pisos de rejillas de acero, firmemente conectadas a sus miembros de apoyo, puede considerarse que ese piso resiste en un plano el esfuerzo cortante producido por la carga del viento sobre la carga movil. -Proyecto de la estructura Las fuerzas transmitidas a la subestructura por la superestructura y las aplicaciones directamente a la subestructura por cargas del viento, deben considerarse como sigue: 1) Fuerzas de la superestructura Las fuerzas transversales y longitudinales transmitidas por la superestructura a la subestructura para distintos ángulos de dirección del viento, serán como se especifica en la tabla siguiente. La dirección del viento adecuadamente supuesta, será la que produzca el máximo esfuerzo en la subestructura que se está proyectando. El ángulo de esviajamiento se medirá desde la perpendicular al eje longitudinal. Las fuerzas transversales y longitudinales deben aplicarse simultáneamente a la altura del centro de gravedad del área expuesta de la superestructura.

Angulo de esviajamiento del viento (en grados)

Carga transversal por metro cuadrado de área (en Kg.)

Carga longitudinal por metro cuadrado de área (en Kg.)

Carga transversal por metro cuadrado de área (en Kg.)

Carga longitudinal por metro cuadrado de área (en Kg.)

0 15 30 45 60

366 342 317 220 122

0 59 137 200 244

244 215 200 161 83

0 29 59 78 93

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Las cargas que se aparecen en la tabla anterior se usaran en la condición de cargas que se forman el grupo III, estas cargas pueden reducirse en un 70 % y además deberá agregarse una carga por metro lineal, como una carga de viento sobre una carga movil, en la forma específica en la tabla siguiente: Angulo de esviajamiento del viento (en grados)

Carga lateral por metro

Carga longitudinal por metro

0 15 30 45 60

149 131 122 98 51

0 18 36 48 57

Esta carga se aplicara en un punto que este a 1.83 m arriba del piso que este a 1.83 m arriba del piso. En puentes comunes de losa sobre trabes, con longitud máxima del claro de 38.10 m, pueden usarse las siguientes cargas por viento, en lugar de las cargas más exactas especificadas anteriormente: W (Carga del viento sobre la estructura) 244 kg/m2………………………………………………….transversalmente 59 kg/m2……………………………………………………..longitudinalmente Ambas cargas deben aplicarse simultáneamente. -Fuerzas aplicadas directamente a la subestructura Las fuerzas transversalmente y longitudinales que deben aplicarse directamente a la subestructura para un viento de 160 km/h, se calculara para una presión del viento de 195 km/h. Para direcciones de viento que se supongan con la subestructura, esa presión se resolverá en sus componentes perpendiculares a la elevación del frente y lateral de la subestructura, de acuerdo con las funciones trigonométricas del ángulo de esviajamiento. La componente perpendicular a la elevación lateral actuara sobre el área expuesta de la estructura, tal como se ve en la elevación lateral; y la componente perpendicular a la elevación del frente actuara sobre el área expuesta de la subestructura, tal como se ve en la elevación del frente. Se supondrá que estas cargas actúan horizontalmente en el centro de gravedad de las áreas expuestas y se aplicaran simultáneamente con las cargas del viento de la superestructura. Las cargas mencionadas anteriormente son para la condición de carga del Grupo II y pueden ser reducidas en un 70 % para la condición de carga del Grupo III.

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-Presiones debidas a las corrientes de agua, hielos y cuerpos flotantes. Todas las pilas y demás partes de la estructura que estén sujetas al empuje de la corriente de agua, de hielo flotante o de los materiales de arrastre deberán calcularse para resistir los máximos esfuerzos inducidos. La presión del hielo sobre las pilas se calculara a razón de 28 kg/cm 2. El espesor de la tapa de hielo y la altura a la cual se aplica se determinara por las investigaciones que se realicen en el sitio de la estructura. -Presiones debidas al empuje de tierras Las estructuras destinadas a contener los rellenos de tierra se proyectaran para resistir las presiones calculadas por medio de la formula de Rankine; pero ninguna estructura se proyectara para una presión menor que la equivalente a la de un fluido con peso de 481 Kg/m 3. En marcos rígidos, un máximo del 50 % del momento considerado por la presión (Lateral) de la tierra puede considerarse indicado para reducir el momento positivo en las vigas, en la losa superior o en la superior e inferior según sea el caso. Cuando los vehículos que transiten por el camino pueden llegar a quedar dentro de una distancia horizontal igual a la mitad de la altura de la subestructura, medida desde la parte superior, la presión se incrementa con una presión debida a una sobre carga viva de no menos de 61 cm. (2 pies) de espesor de tierra. Esta sobrecarga viva no será necesaria cuando se ponga una losa de acceso, de concreto reforzado, proyectada debidamente, que se apoye en un extremo del puente. Todo proyecto deberá incluir el drenaje adecuado y suficiente para los rellenos, que pueden constituir en agujeros de escurrimiento y colocación de piedra triturada o grava, tubos para drenar, drenes de grava o drenes perforados. -Esfuerzos por sismo En las regiones donde pueden presentarse fenómenos sísmicos, deberán considerarse las fuerzas laterales producidas por los sismos de manera que: T=CP Donde T = Fuerza lateral aplicada horizontalmente en cualquier dirección, en el centro de gravedad del peso de la estructura: P = Peso propio del peso de la estructura C = 0.02 para estructuras sobre cimientos por ampliación de base en suelos con esfuerzo permisible a la compresión menor que 3.91 kg/cm 2 o mayor. 0.04 para estructuras sobre cimientos por ampliación de base en suelos con esfuerzo permisible a la compresión menor que 3.91 kg/cm 2. 0.06 para estructuras cimentadas sobre pilotes. La carga movil se puede despreciar

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U. V. – F. I. C.

-Combinación de cargas Los grupos siguientes representan varias combinaciones de cargas y fuerzas a las que podrá estar sometida una estructura. Cada parte de una estructura o la cimentación sobre la cual se apoye se proporcionará para todas las combinaciones de estas fuerzas que pueden aplicarse al tipo o sitio en particular, aplicando los porcentajes de esfuerzos unitarios básicos indicados para los diversos grupos. Deberá emplearse la sección máxima requerida para el miembro o elemento estructural de que se trate. Grupos

Porcentajes de esfuerzos unitarios

Grupo I = CP+CM+I+ET+S+PC Grupo II = CP+ET+S+PC+VE Grupo III = Grupo I + FL+F+30%VE+VCM+FC Grupo IV = Grupo I + A+C+T Grupo V = Grupo II + A+C+T Grupo VI = Grupo III + A+C+T Grupo VIII= CP+ET+S+PC+TT Grupo VII= Grupo I +PH Grupo IX= Grupo II +PH

100% 125% 125% 125% 140% 140% 133% 140% 150%

Donde CP = Carga permanente CM = Carga Movil I = Impacto por carga movil ET = Empuje de tierras S = Subpresión VE = Viento sobre la estructura VCM = Presión del viento sobre la carga movil FL = Fuerza longitudinal por carga movil CF = Fuerza centrifuga F = Fuerza longitudinal debida a la fricción o resistencia a la fuerza cortante A = Acortamiento por compresión C = Contracción T = Temperatura TT = Sismo PC = Presión de la corriente PH = Presión del hielo

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-Momento flexionante El momento flexionante por metro de ancho de losa se calculara de acuerdo con los métodos propuestos a continuación para los casos A y B, a menos que se apliquen procedimientos más exactos. Para los casos A y B: S = longitud efectiva del claro, en metros. E = Ancho de la losa en metros, sobre el que se distribuye la carga por rueda. P = Carga sobre una rueda trasera del camión (P15 o P20). P15 = 5443 kg, para carga tipo H15

Caso A: Refuerzo principal perpendicular a la dirección del tránsito (Claros de 061 m a 7.32 m inclusive). El momento por carga viva para claros libremente apoyados se determinara por medio de las siguientes formulas, en las cuales no se incluye impacto: Carga tipo HS20: M20 = 3.28 (0.03125 S + 0.0195) H20 = Momento en kg.m de ancho de losa. M15 = 3.28 (0.03125 S + 0.0195) H15 = Momento en kg.m de ancho de losa. En las losas continuas sobre tres o más apoyos, se aplicara un factor de continuidad de 0.8 a las formulas anteriores tanto para momento positivo como para momento negativo. Caso B: refuerzo principal paralelo a la dirección del tránsito. Distribución de las cargas por rueda: E= 1.22 + 0.06 S, con un máximo de 2.13.m. Las cargas por carril o cargas equivalentes están distribuidas sobre un ancho de 2E. Las losas reforzadas longitudinalmente se proyectara con el tipo de cargas HS adecuada. Para claros libremente, el momento máximo por carga movil por metro de ancho de losa, sin impacto, se obtiene con gran aproximación mediante las siguientes formulas: Carga tipo HS20: Claros hasta 15.24 m inclusive. Mcm = 408 S kg.m Claros mayores de 15.24 m, hasta 30.48 m. Mcm = 138.255 (4.265 S – 20) kg.m Carga tipo HS15:

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U. V. – F. I. C.

Aplíquese 0.75 de los valores obtenidos con las formulas para cargas tipo HS20. Los momentos en claros continuos se determinaran haciendo el análisis conveniente y empleado el camino o la carga por carril apropiados. La distribución lateral de la carga por rueda para puentes de vigas múltiples de concreto prefabricados, comunes o presforzadas no excederá de lo especificado para las losas del claro E (Refuerzo principal paralelo a la dirección del tránsito). -Acero de refuerzo por distribución. El acero de refuerzo deberá colocarse en el lecho inferior de todas las losas, transversalmente a la dirección del refuerzo principal para lograr una distribución lateral de las cargas vivas o móviles concentradas. Esta especificación no regirá para las losas de alcantarillas o de puentes que tengan un colchón de tierra con espesor mayor de 61 cm. La cantidad será un porcentaje del refuerzo principal requerido para momento positivo; este porcentaje se obtendrá con las siguientes formulas: Para refuerzo principal a la dirección del tránsito: Porcentaje = 100 . (Máximo 50%) 3.28 S Para refuerzo perpendicular a la dirección del tránsito: Porcentaje = 200 . (Máximo 67 %) 3.28 S Donde S = longitud efectiva del claro, en metros. Cuando el refuerzo principal sea perpendicular a la dirección del tránsito, el refuerzo de distribución especificado, deberá colocarse en la faja media central del claro de la losa. En los cuartos extremos del cloro de la losa, cantidad que se colocara no será menor del 50 % de los valores anteriores. -Losas en voladizo Cargas de camiones. De acuerdos con las formulas para la distribución de cargas sobre losas en voladizos, que aparecen a continuación, la losa se proyectara para soportar la carga, independiente del apoyo de la rejilla alo largo del extremo del voladizo. La distribución dada incluye el efecto de las ruedas sobre elementos paralelos. Caso A: refuerzo perpendicular a la dirección del tránsito. Cada carga por rueda sobre el elemento perpendicular a la dirección del tránsito se distribuirá de acuerdo con la siguiente fórmula: E = 0.8X + 1.143, en metros. PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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Momento por metro de ancho de losa =

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P X, en kg.m. E

Donde: X = distancia en metros, dese la carga hasta el punto de apoyo. Caso B: refuerzo paralelo a la dirección del tránsito. La distribución década carga por rueda sobre el elemento paralelo a la dirección del tránsito, será como sigue: E = 0.06 l s +1.42 -Cargas del parapeto Deberá considerar que la longitud efectiva de la losa que soporta la carga de los postes está dada por: E = 0.8 X + 1.143 m, cuando no se asigna parapeto, siendo X = Distancia en metros entre el centro del poste y el punto considerado. La carga por concepto de parapeto se aplicara según el tipo y las fuerzas que se especifican para el cálculo de parapetos. -Criterios para determinar la longitud de un puente. Se requiere un estudio completo el funcionamiento hidráulico de rio con datos debidamente comprobados respecto a magnitud y frecuencia de crecimiento, a la distribución del gasto y a las velocidades en el cruce, a la velocidad que puede producir socavación y a la estabilidad del cauce mismo. En causes bien definidos, sin importancia hidráulica y cimentación a salvo de socavación, la longitud del puente será únicamente la que cubra el cauce principal. Cuando se tengan llanuras de inundación, en una o en ambas márgenes, se podrán agregarse una o dos longitudes adicionales a la longitud mínima, de manera que debido al estructuramiento, la sobre elevación producida por este, el N.A.M.E. (Nivel de aguas máximas extraordinarias) no sea mayor de 40 cm.

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-Criterios para fijar el espacio vertical. a) Altura sobre el agua que tendrá los cuerpos flotantes durante avenidas. b) Grado de incertidumbre que pueda tener el N.A.M.E. c) En puentes importantes es justificable dar espacios libres mayores que los mínimos indispensables. d) Requisitos de navegación. -Recomendaciones sobre la profundidad de desplante. La causa más frecuente de falla de los puentes es la socavación. Por esta razón, es de importancia fundamental que la profundidad del desplante se fije con criterio conservador para asegurar que quede a salvo de este fenómeno. La inversión adicional para profundizar los desplantes contribuye más a la seguridad de la estructura, que a la misma erogación aplicada a aumentar la longitud o la altura del puente. Es indispensable que el conocimiento de la naturaleza del subsuelo para fijar la profundidad de desplante conveniente. -Esfuerzos admisibles en la cimentación. En todos los casos es indispensables conocer la naturaleza del subsuelo por medio de pozos a cielo abierto, exploraciones con sondeadora, con posteadora o pulseta cuando menos. Cuando no se cuente con estudios de mecánica de suelos completos parta estimar el esfuerzo de contacto admisible en el terreno en que se deba desplantar la subestructura de un puente, se podrá usar como orientación del criterio al respecto, la siguiente tabla. Esfuerzo Admisible en kg/cm2

Terreno

Mínimo

Máximo

0.5

1

Arcillas Arena confinada Grava Arenas o gravas cementadas

1 1 2 5

4 4 4 10

Roca

5

-

Suelos aluviales

-Criterios para la selección del claro más conveniente. El costo del metro lineal de la subestructura (Losas planas, losas con 2 o 3 nervaduras) aumenta muy lentamente y en forma casi lineal con el claro.

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Se puede comprobar que el costo por metro lineal de las losas planas es sensiblemente igual al de las losas nervaduras, debido a que la mayor cantidad de concreto de las losas planas se compensa con el menor contenido de acero por metro cubico de concreto, y por el menor costo de los moldes. Se observan las siguientes reglas para la selección del claro más conveniente: 1. Por razones de economía. a) Si el costo total de una pila, incluyendo el de su excavación, bombeo, ademes , etc., es mayor que el costo acumulado de los siguientes materiales: 10 m3 de concreto de f‟c = 200 kg/cm 2 2400 kg de acero de refuerzo. 5 m3 de madera (De moldes y obra falsa) Se adoptara el máximo claro compatible con la longitud del puente. b) Si el costo total de la pila en condiciones antes dichas es menor que el costo de las mismas cantidades de materiales anotadas antes, se adoptara el mínimo claro compatible con los requisitos hidráulicos o de gálibos. 2. Por razones de funcionamiento. Al seleccionar el claro de los tramos de un puente deben tenerse en cuenta las dimensiones de los cuerpos flotantes o vehículos del tránsito inferior. 3. Por razones constructivas. En lugares con limitaciones en la elevación de la rasante (ligas con calles de poblaciones o tramos de caminos ya terminados) se podrá escoger un tramo menor que el resultante según el punto 1 con el objeto de obtener un espesor adecuado de la superestructura. -Criterios para la selección del tipo de superestructura. Dentro de los tipos de superestructura de concreto reforzado, comúnmente usadas (losas planas y nervaduras), se recomienda en general el empleo de las losas con 2 nervaduras. En claros de hasta 10.00 m (15.00m en losas aligeradas) y cuando la elevación de la rasante este limitada (ligas con calles de población o tramos de caminos ya terminados) se recomienda el empleo de la losa planas. En general, las losas con 2 nervaduras, son más económicas que las de 3 nervaduras, en consideración a lo siguiente:

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a) b) c) d) e)

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Menor volumen de madera para la obra falsa. Menor volumen de madera para los moldes Menor numero de apoyos Menor longitud y volumen de las pilas Menor volumen de excavación para las pilas.

Conviene advertir que las losas con 2 nervaduras requieren cantidades ligeramente mayores de acero que las de 3 nervaduras. Cuando los costos y circunstancias son tales que significa más el ahorro en el importe del acero, que el ahorro producido por los 5 factores anteriores, se usaran las losas con 3 nervaduras. Otros comentarios adicionales empleados en el proyecto: 1. las especificaciones del área hidráulica recomienda que se tenga la información correspondiente a la topografía, hidráulica, geológica, entre otras, del sitio donde estará ubicada la estructura, que para nuestro caso se trata de un puente. Además, recomienda tener datos hidrológicos de la zona en estudio, ya que son básicos para poder determinar la longitud mínima del puente. 2. Se consideraron las cargas para proyecto de puentes, tomando como referencia las cargas vivas tipo HS-20 y T3-R2-S4; debido a que son las más pesadas y equivalentes. También se tomo en cuenta como carga tipio, la establecida para guarnición, parapeto y banqueta. 3. Por lo que respecta a las cargas vivas, se ubicaron en la posición más desfavorable, con el fin de producir los máximos esfuerzos en trabes, pilas y caballetes. 4. Dentro de las especificaciones de fuerzas longitudinales, se tomaron en cuenta las fuerzas sísmicas, las fuerzas por presiones debidas el empuje de tierras y las fuerzas eventuales. 5. Por lo que respecta a las combinaciones de cargas por grupos, solo se tomaron en cuenta los grupos I y VII, con los cuales se diseñaron el caballete No. 1 y la pila No.2 con las cargas más desfavorables dentro de grupo correspondiente. 6. Los esfuerzos permisibles en la subestructura se tomaron en cuenta para el diseño del cabezal, los estribos y la pila, con el propósito de tener un rango de seguridad. 7. La capacidad de cargas del terreno de cimentación de determino en el laboratorio. Para determinar la estratigrafía del subsuelo y obtener las muestras necesarias para conocer las características índices y propiedades mecánicas del subsuelo, se llevaron a cabo 2 sondeos del tipo mixto, alternando la ejecución de la prueba de penetración estándar con el muestreo inalterado usando tubos tipo Shelby. Esta prueba se efectuó de acuerdo a la norma ASTM-D1586. Que indica que debe hacerse hincado en el suelo una herramienta estándar de 3.5 cm de diámetro interior y 5.08 cm de diámetro exterior, PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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por medio de la energía que le transmite la caída libre de un martinete de 63.5 kg de peso, al dejarlo caer desde una altura de 76.00 cm. Durante su ejecución se consta el número de golpes necesario para hincar la herramienta estándar una longitud de 30cm. 8. Las muestras de los materiales que se recuperaron del sondeo exploratorio se sometieron a los ensayes de contenido natural de agua y clasificación visual y manual al sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS). 9. El análisis de la socavación general del cauce se llevo a cabo mediante el criterio propuesto por Lischtvan-Levediev evaluando previamente el tipo de cauce, el régimen de la corriente los materiales del fondo y su diámetro medio seco de las partículas. 10. Para determinar la capacidad individual de las pilas se aplico la fórmula para suelos puramente friccionantes, que establece el reglamento de construcción del departamento del distrito federal. 11. Los materiales para la construcción del puente “Congreso – San Nicolás” serán extraídos de bancos cercanos a la construcción y deberá cumplir las especificaciones respectivas de los materiales a usarse. 12. La especificación por refuerzo cortante se tomo en consideración para el diseño de trabes, cabezal, losa y columnas. 13. Para los límites para refuerzo en elementos a compresión, se tomo en cuenta el porcentaje de acero mínimo y máximo para el armado longitudinal de las columnas, así como el refuerzo lateral (Estribos). 14. El desarrollo del refuerzo se tomo en cuenta en el diseño de los elementos de concreto reforzado calculando la longitud mínima de desarrollo, dependiendo del f‟c del concreto, así como el diámetro de la varilla a usarse y dependiendo de los cortes de acero, según los diagramas de momento. 15. Los empalmes en el refuerzo están especificados en cada uno de los planos constructivos. 16. Las trabes y la losa se analizaron por la teoría de análisis elástico. 17. Para el diseño de los caballetes y la pila se tomo en cuenta el método de proyecto por cargas de trabajo, tomando en consideración los esfuerzos permisibles de proyecto. 18. Los requisitos principales como son los esfuerzos por carga se servicio no excedieron en ningún momento a los esfuerzos permisibles. 19. Los factores de carga tanto por Cm, Cv, I, entre otros, se aplicaron en el análisis para determinar los esfuerzos máximos para el diseño de las trabes reforzada y pretensada. 20. Los esfuerzos permisibles se tomaron en cuenta para el proyecto del armado por preesfuerzo. PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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21. Se tuvo gran cuidado en las perdidas por preesfuerzo, principalmente por fricción y las perdidas por transferencia en el acero y el concreto. 22. El espaciamiento del acero de preesfuerzo es fundamental, ya que para poder desarrollar su esfuerzo de diseño, deberá tener la adherencia adecuada, así como el recubrimiento necesario del acero. 23. Se colocaron diafragmas en zonas intermedias o extremas de la trabe. En nuestro caso, se colocaran diafragmas extremos e intermedios, para poder ligar lasa trabes para que en conjunto con la losa trabajen como un solo elemento 24. El coeficiente sísmico, el factor de ductilidad y el factor de importancia fueron determinados del manual de diseño de obras civiles por sismo de la comisión federal de electricidad (C.F.E.), partiendo de la ubicación de la estructura. 25. El esfuerzo cortante permisible que se considero. Es el que establecen las normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructura de concreto.

En resumen, el desarrollo de este proyecto se rige por las normas técnicas complementarias (para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto, para Diseño por Sismo y para Diseño y Construcción de Cimentaciones), por los Manuales de Diseño de Obras Civiles por Sismo y por Viento de la Comisión Federal de Electricidad (C.F.E.), por las distintas Normas y Especificaciones emitidas por la Secretaría de Comunicaciones Transporte(S.C.T.), así como por las Normas Técnicas de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTATIONS OFFICIALS (AASHTO).

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4.2. DATOS DEL PROYECTO. La superestructura estará integrada por losas precoladas, sobre las cuales se colocara una losa colada en sitio, que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta asfáltica de 4 cm; que descansaran sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV para el tramo de de 12.00 m y sobre 6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo IV para el tramo de 24.00 m para 2 carriles de circulación de camión T3-S-2-R4. Por lo que respecta a la subestructura estará integrada por tres apoyos; es decir, dos caballetes (No. 1 y 3) y una Pila (No. 2); constituidos cada uno por tres pilastras de concreto reforzado de sección circular con un diámetro de 1.20 m con una separación de 3.20 m, a una elevación de desplante de 84.85 m para el caso de los caballetes y a 82.85 m para el caso de la pila. A continuación se menciona los datos principales y más importantes considerados en la ejecución de este proyecto: Datos Generales: ANCHO TOTAL: ANCHO DE CALZADA: ANCHO DEL CABEZAL EN PILA ANCHO DEL CABEZAL EN CABALLETE LONGITUD TOTAL: CLARO 1: CLARO 2: ESPESOR DE LOSA: ESPESOR DE CARPETA (DISEÑO): TRABES PRESFORZADAS PARA EL CLARO LARGO No. DE TRABES: TRABES PRESFORZADAS PARA EL CLARO LARGO No. DE TRABES: SEPARACION ENTRE TRABES: ANCHO DE PATIN SUPERIOR: VOLADIZOS: ANCHO DE GUANICION (ESTERIOR): PESO DEL PARAPETO EXTERIOR: PESO DELPARAPETO INTERIOR: AREA DE DIAFRAGMA 1 ANCHO DE BANQUETA ESPESOR DE LA LOSA DE ACCESO LONGITUD DE LA LOSA DE ACCESO Vmax CARAGA VIVA CARGA VIVA PEATONAL: No. DE CARRILES: REDUCCION PORCARRILES: TIPO DE CAMION: No.DE COLUMNAS: DIAMETRO DE COLUMNAS: SOBRE ESPESOR DE CABEZAL: BANCOS Y TOPES:

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10.00 m 7.20 m 9.30 m 9.70 m 36.00 m 24.00 m 12.00 m 0.20m 0.12 m 1.35 m 6 trabes 1.35 m 6 trabes 1.60 m 0.50 m 1.00 m 0.40 m 0.38 Ton/m 0.00 Ton/m 1.65 m2 1.00 m 0.00 m 0.00 m 45.58 2 0.293 Ton/m 2.00 1.00 T3-S2-R4 3 1.20 m 0.00 Ton 0.95 Ton

(AASHTO tipo IV) (AASHTO tipo IV)

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o

ESVIAJAMIENTO: RECUBRIMIENTO DEL CABEZAL: RECUBRIMIENTO DE COLUMNAS: ESTRIBOS: ZONA SISMICA: COEFICIENTE SIMICO: FACTOR DE DUCTIBILIDAD: FACTOR DE IMPORTANCIA: CONCRETO PARA LA LOSA:

0.00 0.08 m 0.08 m 4 RAMAS B II 0.30 1.00 1.50 2 250 kg/cm

GEOMETRIA DEL PUENTE PUENTE "CONGRESO - SAN NICOLAS"

CALCULO DE CURVA VERTICAL Se = 0.00 Y= K x

2 2 2

2

Y= D x / L

PUNTO ESTACION 4+ P.T.V. CAB 1 PIL 2 CAB 3

Ss= 0.00

520.545 524.842 548.842 560.842

0.00 0.00 D= 0.000

X

Y

ELEV. ENTRADA

ELEV. STC

0.000 4.297 28.297 40.297

0.000 -

98.17 98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17 98.17

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L= 49

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PUENTE "CONGRESO - SAN NICOLAS" GEOMETRIA CABALLETE No.1 PUNTO

X

DIST RADIAL

P.T.V. CAB 1 PIL 2 CAB 3

KM 4+ 520.545 524.842 548.842 560.842

x

y 0.000 -

ELEVACION RAS. ENTR, 98.17 98.17 98.17 98.17

ELEV. S / CURVA 98.17 98.17 98.17 98.17

ELEV, RASANTE 98.17 98.17 98.17 98.17

0.000 4.297 28.297 40.297

A-1 E-1 I-1

-0.340 -0.340 -0.340

5.000 0.000 5.000

524.502 524.502 524.502

3.957 3.957 3.957

0.000 0.000 0.000

98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17

98.07 98.17 98.07

-2.00 -2.00 -2.00

A-2 B-2 C-2 D-2 E-2 F-2 G-2 H-2 I-2

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

5.000 4.000 2.400 0.800 0.000 0.800 2.400 4.000 5.000

524.842 524.842 524.842 524.842 524.842 524.842 524.842 524.842 524.842

4.297 4.297 4.297 4.297 4.297 4.297 4.297 4.297 4.297

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.07 98.09 98.12 98.15 98.17 98.15 98.12 98.09 98.07

-2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00

DER. IZQ. BANCOS 0.05 0.080 0.110 0.110 0.080 0.050

96.40 Cabezal

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

E.T.N. DESP.

96.17 84.85

CABEZAL

96.40

m m m

122

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

PUENTE "CONGRESO - SAN NICOLAS" GEOMETRIA PILA No.2 PUNTO

X

DIST RADIAL

P.T.V. CAB 1 PIL 2 CAB 3

KM 4+ 520.545 524.842 548.842 560.842

x

y 0.000 -

ELEVACION RAS. ENTR, 98.17 98.17 98.17 98.17

ELEV. S / CURVA 98.17 98.17 98.17 98.17

ELEV, RASANTE 98.17 98.17 98.17 98.17

0.000 4.297 28.297 40.297

BANCOS A-3 B-3 C-3 D-3 E-3 F-3 G-3 H-3 I-3

-0.320 -0.320 -0.320 -0.320 -0.320 -0.320 -0.320 -0.320 -0.320

5.000 4.000 2.400 0.800 0.000 0.800 2.400 4.000 5.000

548.522 548.522 548.522 548.522 548.522 548.522 548.522 548.522 548.522

27.977 27.977 27.977 27.977 27.977 27.977 27.977 27.977 27.977

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.07 98.09 98.12 98.15 98.17 98.15 98.12 98.09 98.07

-2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00

A-4 D-4 I-4

0.000 0.000 0.000

5.000 0.000 5.000

548.842 548.842 548.842

28.297 28.297 28.297

0.000 0.000 0.000

98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17

98.07 98.17 98.07

-2.00 -2.00 -2.00

A-5 B-5 C-5 D-5 E-5 F-5 G-5 H-5 I-5

0.320 0.320 0.320 0.320 0.320 0.320 0.320 0.320 0.320

5.000 4.000 2.400 0.800 0.000 0.800 2.400 4.000 5.000

549.162 549.162 549.162 549.162 549.162 549.162 549.162 549.162 549.162

28.617 28.617 28.617 28.617 28.617 28.617 28.617 28.617 28.617

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.07 98.09 98.12 98.15 98.17 98.15 98.12 98.09 98.07

-2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00

0.05 0.08 0.11 0.11 0.08 0.05

0.05 0.08 0.11 0.11 0.08 0.05

96.40 Cabezal

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

E.T.N. DESP.

90.95 82.85

CABEZAL

96.40

m m m

123

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

PUENTE "CONGRESO - SAN NICOLAS" GEOMETRIA CABALLETE No.3 PUNTO

X

DIST RADIAL

P.T.V. CAB 1 PIL 2 CAB 3

KM 4+ 520.545 524.842 548.842 560.842

x

y 0.000 -

ELEVACION RAS. ENTR, 98.17 98.17 98.17 98.17

ELEV. S / CURVA 98.17 98.17 98.17 98.17

ELEV, RASANTE 98.17 98.17 98.17 98.17

0.000 4.297 28.297 40.297

BANCOS A-6 B-6 C-6 D-6 E-6 F-6 G-6 H-6 I-6

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

5.000 4.000 2.400 0.800 0.000 0.800 2.400 4.000 5.000

560.842 560.842 560.842 560.842 560.842 560.842 560.842 560.842 560.842

40.297 40.297 40.297 40.297 40.297 40.297 40.297 40.297 40.297

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17 98.17

98.07 98.09 98.12 98.15 98.17 98.15 98.12 98.09 98.07

-2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00 -2.00

A-7 D-7 I-7

0.640 0.640 0.640

5.000 0.000 5.000

561.482 561.482 561.482

40.937 40.937 40.937

0.000 0.000 0.000

98.17 98.17 98.17

98.17 98.17 98.17

98.07 98.17 98.07

-2.00 -2.00 -2.00

0.05 0.08 0.11 0.11 0.08 0.05

96.40 Cabezal

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

E.T.N. DESP.

90.95 84.85

CABEZAL

96.40

m m m

124

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.3. ANÁLISIS LONGITUDINAL POR SISMO. Se calculara la distribución de la fuerza, debido a sismo por la carga de la superestructura. La estructura está localizada en la zona sísmica B, con un suelo tipo II, por lo tanto, según la regionalización sísmica de la república Mexicana del manual de la Comisión Federal de Electricidad, obtenemos: Coeficiente Sísmico (c) = 0.30 Factor de ductilidad (Q) = 2 Factor de Importancia = 1.5 Coeficiente sísmico de diseño=K= c = 0.30 = 0.15 Q 2

a) Determinación del peso de la superestructura ( cargas verticales) 1.- Tramo Largo:

Claro = 24.00 m. Longitud total de trabe= 24.28 m. Losa = 0.20 x 10.00 x 24.28 x 2.4 = 116.54 Ton. Trabe = 0.497 x 6.00 x 24.28 x 2.4 =173.77 Ton. Carp. Asfáltica = 0.12 x 7.2 x 24.28 x 2.4 = 46.15 Ton. Par-Guar-Banq.= .86 x 2.00 x24.28 =41.76 Ton. Diafragma = (1.6x1.35-0.20 (1.60-0.66)) x 0.30 x 2.40 x 5 x 3 =15.93 Ton. Peso total tramo largo = 394.15 Ton. 2.-Tramo corto:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

125

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Claro = 12.00 m. Longitud total de trabe = 12.28 m. Losa = 0.20 x 10.00 x 12.28 x 2.4 = 58.94 Ton. Trabe = 0.497 x 6.00 x 12.28 x 2.4 =87.89 Ton. Carp. Asfáltica = 0.12 x 7.2 x 12.28 x 2.4 = 23.34 Ton. Par-Guar-Banq.= .86 x 2.00 x12.28 =21.12 Ton. Diafragma = (1.6x1.35-0.20(1.60-0.66)) x 0.30 x 2.40 x 5 x 3 =15.93 Ton. Peso total tramo largo = 207.22 Ton. Por lo tanto, el peso total de la superestructura es: Peso total = peso total Tramo Largo + Peso total tramo corto Peso total = 394.15 + 207.22 Peso total= 601.37 Ton. Reacción C1

= 394.15 2

=197.08 Ton.

Reacción C1

= 394.15 2

+ 207.22 =300.69 Ton. 2

Reacción C1

= 207.22 2

=197.08 Ton. Peso total= 601.37 Ton.

Fuerzas sísmicas que actuaran: Fs1 =Fuerza sísmica para el tramo largo. Fs2= Fuerza sísmica para el tramo corto. G = 160 Ton/m2 (modulo de cortante del Neopreno) Fs1 = (Peso total tramo largo.) K = (394.15) x 0.15 = 59.12 Ton. Fs2= (Peso total tramo corto.) K = (20.7.22) x 0.15 = 31.08 Ton. b) Calculo de las rigideces de las placas de los apoyos. En el eje de apoyos fijos; es decir, en los caballetes 1 y 3 se colocaran 6 placas de neopreno de 40 x 30 4.2 cm. Y 2 placas individuales de 2 cm.de espesor. En el eje de apoyos móviles; es decir, en la pila 2 se colocaran 12 placas de neopreno de 40 x 30 4.2 cm. Y 2 placas individuales de 2 cm.de espesor.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

126

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

1. Claro de 24.00 m. - Apoyo fijo. K neopreno (f24) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m. 2 x 0.02 - Apoyo movil. K neopreno (m24) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m. 2 x 0.02 2. Claro de 12.00 m. -Apoyo fijo. K neopreno (f12) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m. 2 x 0.02 -Apoyo movil. K neopreno (m12) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m. 2 x 0.02 c) Calculo de la rigidez de los caballetes 1 y 3 y de la pila 2. Para el cálculo de las rigideces en los caballetes 1 y 3 y la pila 2, emplearemos el siguiente procedimiento: Gráficamente, la estructura estará representada de la siguiente manera: KC1 = 3EI L3

KP2 = 3EI L3

C1

P2

KC3=3EI L3

C3

1. Obtencion de los elementos: No. de pilas = 3 por cada apoyo I= π r4 = 3.1416 x (0.60)4 = 0.1018 m4 4 Ec = 15000

f‟c

= 15000

250

= 237171 Kg/cm 2 = 2371710 Ton/m2

Por lo tanto, como las pilastras de los Caballetes 1 y 3 tienen las mismas características, entonces:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

127

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

KC1 = KC3= (3 x 2371710 x 0.1018) x 3 = 1406.63 Ton/m (11.56) 3 KP2 = (3 x 2371710 x 0.1018) x 3 = 871.51 Ton/m (131.56) 3 d) Calculo de los desplazamientos δ1, δ 2 y δ 3 Por equilibrio de fuerzas, compatibilidad de deformaciones y la relación entre fuerzas y desplazamientos, se establecen las ecuaciones conocidas. FS1 = δ1 K neop (f24) x KC1 + K neop (m24) (KP2 + K neop (m12)) - δ 2 K neop (m24) x K neop (m12) K neop (f24) + KC1 + K neop (m24) +KP2 + K neop (m12) K neop (m24) + K neop (m12)+ KP2 FS2 = δ1

K neop (m24) x K neop (m12)) + δ2 K neop (m24) (KP2 + K neop (m12)) + K neop (f24) x KC3 KP2+ K neop (m24)+K neop (m12) KP2 +K neop (m24))+ K neop (m12) KC3+K neop (f24))

Conociendo: K neopreno (f24) = 2880.00 Ton/m K neopreno (f24) = 2880.00 Ton/m K neopreno (f24) = 2880.00 Ton/m K neopreno (f24) = 2880.00 Ton/m K neopreno (f24) = 2880.00 Ton/m KC1 = KC3 KP2

= 1406.63 Ton/m = 871.51 Ton/m

Sustituyendo valores, tenemos: FS1 = δ1 2888.00 x 1406.63 + 2880.00 (871.51 + 2880.00) - δ 2 2880.00 x 2880.00 2880.0 + 1406.63 + 2880.00 +871.51 + 2880.00 2880.00 + 2880.00+ 871.51 59.12= δ1 (2574.30)- δ 2(1250.76)…………………………………………………….….(1) FS2 = δ1

2880.00 x 2880.00 - δ 2 2880.00 (871.51+2880.00) + 2888.00 x 1406.63 871.51+2880.00+ 2880.00 871.51+2880.00+2880.00 1406.63 + 871.51

31.08= δ1 (-1250.76)- δ 2(2574.30)……………………………………………………...(2) Multiplicando la ecuación No. 1 por 1250.76, obtenemos:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

128

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

73944.93 = δ1 (3219831.47) – δ2 (1564400.58)…………………………………(3) Multiplicando la ecuación No. 2 por 2574.30, obtenemos: 80009.24 = δ1 (-3219831.47) – δ2 (66247020.49)………………………………(4) Sumando la ecuación No. 3 y 4, obtenemos: 153954.18 = δ2 (5062619.91) δ2 = 5062619.91 153954.18 Por lo tanto, δ2 = 0.03440998 m. Sustituyendo δ2 en ecuación No. 1, obtenemos: 59.12= δ1 (2574.30)- (0.03440998) (1250.76) 97.16 = δ1 (2574.30) δ1 = 97.16 2574.30 Por lo tanto, δ2 = 0.0374058 m.

e) Cálculo de los desplazamientos en los apoyos de neopreno δ neopreno (f24) =

KC1 KC1 + K neopreno (f24)

δ neopreno (f24) =

1406.63 (0.03774058) 1406.63 + 2880.0

(δ1)

δ neopreno (f24) = 0.012384328 m.

δ neopreno (m24) = (KP2 + K neopreno (m12))(δ1) - (K neopreno (m12)) (δ2) KP2 + K neopreno (m12)+ K neopreno (m24) δ neopreno (m24) = (871.51+2880.00)(0.03774058)-(2880.00)(0.03040998) 871.51+2880.00+2880.00 δ neopreno (m24)= 0.00814346 m.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

129

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

δ neopreno (f12) =

KC3 (δ2) KC3 + K neopreno (f12)

δ neopreno (f12) =

1406.63 (0.03040998) 1406.63 + 2880.0

U. V. – F. I. C.

δ neopreno (f12) = 0.00997884 m.

δ neopreno (m12) = (KP2 + K neopreno (m12))(δ2) - (K neopreno (m12)) (δ1) KP2 + K neopreno (m24)+ K neopreno (m12) δ neopreno (m12) = (871.51+2880.00)(0.03040998)-(2880.00)(0.03774058) 871.51+2880.00+2880.00 δ neopreno (m12) = 0.00081286 m.

f) cálculo de los desplazamientos en los cuerpos de la subestructura δ1 = K neopreno (f12) (δ neopreno (f24)) KC1 δ1 =

2880.00 1406.63

(0.012384328)

δ1 = 0.02535625 m. δ2= (K neopreno (m24) δ neopreno (m24))+ K neopreno (m12) (δ neopreno (m12)) KP2 δ2= (2880.00) (0.00814346)-(2880.00)(0.00081286) 871.51 δ2= 0.02959714 m. δ3= K neopreno (f12) KC3

(δ neopreno (f12))

δ3= 2880.009 (0.00997884) 1406.63 δ3= 0.02043114 m.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

130

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

g) cálculo de los desplazamientos máximos: 1. En neopreno (δn) Para obtener este tipo de desplazamientos, se tomara el mayor de los desplazamientos de neopreno, ya sea apoyo fijo; multiplicando por el factor de ductilidad (Q) Considerando este criterio, tenemos: δn =

δ neopreno (f24) x Q

δn = 0.012384328 x 2 δn =0.02476866 m. 2. En la subestructura Para obtener este tipo de desplazamientos, se tomara el mayor de los desplazamientos de obtenidos para los cuerpos de la subestructura; multiplicando por el factor de ductilidad (Q) Considerando este criterio, tenemos: δ subestructura =

δ2 x Q

δ subestructura = 0.02959714 x 2 δn =0.05919428 m.

h) Fuerzas sísmicas en las cabezas de los apoyos la fuerza sísmica del caballete No.1 va a ser igual al desplazamiento de la subestructura (pilastras ) por la rigidez del caballete No. 1 Fsis C1 = δ1 x KC1 Fsis C1 = 0.02535625 x 1406.63 Fsis C1 = 35.67 Ton La fuerza sísmica de la pila No.2 va a ser igual al desplazamiento de la subestructura (pilastras) por la rigidez de la pila No.2 Fsis P2 = δ2 x KP2 Fsis P2 = 0.02959714 x 871.51 Fsis P2 = 25.79 Ton

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

131

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

La fuerza sísmica del caballete No.3 va a ser igual al desplazamiento de la subestructura (pilastras) por la rigidez del caballete No. 3 Fsis C3 = δ3 x KC3 Fsis C3= 0.02043114 x 1406.63 Fsis C3 = 28.74 Ton Por lo tanto: Fsis TOTAl = Fsisc1 + FsisP2+ Fsisc3 Fsis TOTAl = 35.67+25.79+28.74 Fsis TOTAl = 90.20 Ton

Comprobando Fsis TOTAl contra (fS1+fS2), tenemos; fs1+fs2 = 59.12+31.08 = 90.20 Ton. Entonces:

fS1+fS2 = 90.20 Ton.

=

Fsis TOTAl = 90.20 Ton

Lo anterior quiere decir que el resultado es correcto.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

132

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.4. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUPERESTRUCTURA La superestructura del puente „Congreso - San Nicolás” estará integrado por los siguientes elementos:  Parapeto de acero según proyecto tipo No. T-34.3.1  Guarnición y banqueta según proyecto tipo T-33.1.1  2 tramos de losa colada en sitio, uno de 24.00 m y otro de 12.00 m, apoyados sobre losas precoladas que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta asfáltica de 4 cm, en un ancho total de 10.00 m, con un ancho de calzada de 7.20 m para alojar 2 carriles de circulación para un camión del tipo T3-S-2-R4.  La carpeta asfáltica en conjunto con la losa tienen la función de permitir una superficie de rodamiento optima para el tránsito que circulara; así como transmitir las cargas vivías y las debidas a parapeto, guarnición y banquetas, de manera uniformemente distribuidas a las trabes.  6 diafragmas transversales, 3 para cada claro; colocados uno a cada extremo y otro al centro del claro.  6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo IV para el primer tramo, un claro de 24.00 m. las trabes estarán colocadas con una separación de 1.60 m de centro a centro, con respecto de la otra.  6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV para el segundo tramo, un claro de 12.00 m. las trabes estarán colocadas con una separación de 1.60 m de centro a centro, con respecto de la otra.  Los diafragmas tienen por objeto el mantener trabajando a las trabes en forma conjunta con la subestructura y evitar que pierdan su posición original ante la presencia de un desplazamiento lateral (sismo).  Las trabes tiene como principal función recibir las cargas transmitidas por la losa y los diafragmas, para que a su vez sean transmitidas en forma de carga concentrada directamente al cabezal (subestructura).  Por lo que respecta a las juntas; serán de dilatación tipo FREY-MEX T-50 o similar.  Los cables para izado serán cable tipo cascabel galvanizados serie 6-37 con alma de acero con un diámetro de 1.91 cm.  En el eje de apoyos fijos; es decir, en los caballetes No 1 y 3 se colocaran 6 placas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno integral ASTM 02240 con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el tope antisísmico.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

133

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

 En el eje de apoyos móviles; es decir, en la pila No. 2 se colocaran 12 placas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de apoyo de neopreno integral ASTM con una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el topo antisísmico.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

134

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.5. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LA LOSA

DATOS GENERALES ANCHO TOTAL: 10.00 m ANCHO DE CALZADA: 7.20 m LONGITUD TOTAL: 36.00 m CLARO DISEÑO 11.68 m CLARO MINIMO. 11.68 m ESPESOR DE LOSA: 0.20 m ESPESOR DE CARPETA (DISEÑO): 0.12 m RECUBRIMIENTO EN LOSA 0.05 m TRABES: 1.35 m AASHTO tipo IV No. TRABES: 6 Trabes SEPARACION ENTRE TRABES: 1.60 m ANCHO PATIN SUPERIOR 0.50 m ALMA DE LA TRABE 0.20 m BULBO INFERIOR TRABE 0.20 m VOLADIZOS: 1.00 m ANCHO DE GUARNICION (EXTERIOR) 0.40 m ANCHO DE GUARNICION (INTERIOR) 0.00 m PESO DE PARAPETO EXTERIOR 0.38 Ton / m PESO DE PARAPETO INTERIOR 0.00 Ton / m PESO BANQUETAS 0.48 Ton / m CONCRETO PARA LA LOSA 250 Kg / cm 2 2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

135

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

DISEÑO DE LOSA DE CALZADA

10.00

tipo

La calazada consiste en una losa de concreto reforzado de 0.20 m de espesor y un ancho total de m, la cual descansa en el sentido transversal sobre trabes de concreto presforzado AASHTO IV , quedando claros de 1.60 m, los extremos de la losa son voladizos de 1.00 m.

OBTENCION DE ELEMENTOS MECANICOS

a) Carga muerta (tramos intermedios) Para el cálculo de la losa de tramos intermedios, la carga muerta estará constituida por el peso propio de la losa y el peso de la carpeta asfáltica, considerándo la futura capa de rodamiento. Análisis de cargas Peso propio de losa (wl) =

0.20

x

1.00

x

2.40

=

0.48

Ton / m

Peso carpeta asfáltica(wc) =

0.12

x

1.00

x

2.20

=

0.26

Ton / m

=

0.74 Ton / m

wcm

Para calcular los momentos flexionantes en losas continuas con dos o mas claros, se empleará la siguiente longitud efectiva de claro (S') : S' = Distancia entre ejes - un medio del ancho del patin superior de la trabe. S' =

m

1.35

El momento flexionante isóstatico por carga muerta estará determinado por la siguiente expresión: Mcm =

Mcm =

w x S' 8

2

0.74

x 8

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

donde, w= S'=

1.35

2

=

0.17

Peso total de carga muerta Longitud efectiva entre trabes (m)

ton - m

(Isostático)

136

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

b) Carga viva (tramos intermedios)

La carga viva consistirá en el peso de la carga móvil que se prevée transitará por el puente, para el análisis transversal de la losa, la carga móvil que rige para el diseño es la HS-20. HS-20

=

32.67 Ton.

El momento flexionante por metro de ancho de losa se calculará de acuerdo al método propuesto por las Normas Técnicas para el Proyecto de Puentes Carreteros (AASHTO). Mcv = 3.28 ( 0.03125 (S') + 0.0195 ) P20

donde, S'= Longitud efectiva entre trabes (m) P20 = 7.26 Ton. (Peso rueda HS-20)

Mcv = 3.28 ( 0.013125 x 1.35

+

0.0195 ) x

7.26

=

Ton - m

1.47

La cantidad permisible en que se incrementan los esfuerzos se expresa como una fracción de los esfuerzos por carga viva, y se determinará con la fórmula siguiente: I=

I=

donde,

15.24 S' + 38.10

I= S'=

15.24 1.35 + 38.10

Mcv + I =

1.47

=

%

0.39

x

1.30

=

1.91

Impacto en porciento (máximo 30 % ) Longitud efectiva entre trabes (m)

;

I=

30%

( Isostático)

Ton - m

En losas continuas sobre tres o mas apoyos, se aplicará un factor de continuidad de 0.80 a los momentos isostáticos, tanto para momento positivo como para momento negativo.

c) Momentos de diseño (Teoría elástica) Momento Negativo (-MT) = ( Mcm + Mcv+I ) x 0.80 Momento Positivo (+MT) = ( Mcm + Mcv +I ) x 0.80

- MT

=

(

0.17

+

1.91

)

X

0.80

=

1.66

Ton -m

+ MT

=

(

0.17

+

1.91

)

X

0.80

=

1.66

Ton -m

137

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

2

2

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

d) Diseño a flexión Las fórmulas empleadas en el diseño a flexión se basan en la teoria de que los esfuerzos de compresión son resistidos por el concreto, mientras el acero de refuerzo resiste todos los esfuerzos de tensión. Las constantes del concreto son las siguientes: f 'c =

250

Kg / cm2

fc=

100

Kg / cm

fs =

2

n=

2000

Kg / cm2

9.2

K=

14.18

J=

0.90

Kg / cm 2

n = Es/ Ec=

9.211

Es = 2039000 Kg/cm² Ec= 14000 ? f'c = 221359

Kg/cm²

a) Revisión del peralte efectivo donde,

d=

MT = Momento de diseño en kg - cm K= 14.18 b = Ancho de la sección (100 cm)

MT K xb k=

d=

1.66 14.18

x 100000 = x 100

=

1 1+

1+ (

fs n*fc

1 2000 9.200 ) x(100)

10.82 k = 0.31507 J= 1 -

K 3

=

1 -

0.315 3

5

=

16 cm

=

0.9

J= 0.9 H= d + r = 10.82 Por lo tanto el peralte efectivo sera: d

+ =

20

-

5

20 cm =

15 cm

b) Cálculo del area de acero As =

MT fs x J x d

donde, MT = Momento de diseño en kg - cm

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

fs =

2000

j=

0.90

d=

15

Kg / cm

2

cm

138

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Refuerzo principal perpendicular al tránsito 1.- Parrilla Superior (- MT )

As =

1.66 2000 x

=

x 100000 0.90 x 15

Proponiendo Varillas del

4C

6.15

cm

as = 1.27 cm

2

2 2

Separacion entre Varillas S=

as x 100 As

Varillas 4C

@

20

cm

2.- Parrilla Inferior (+ MT )

As =

1.66 2000 x

x 100000 0.90 x

Proponiendo Varillas del

=

6.15

cm

2

15

4C

as = 1.27 cm

2 2

Separacion entre Varillas S=

as x 100 As

Varillas 4C

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

@

20

cm

139

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

e) Acero de refuerzo por distribución

El acero de refuerzo por distribución, según las normas AASHTO para el proyecto de puentes carreteros, se colocará en el lecho inferior, transversalmente a la dirección del refuerzo principal y está determinado nado por la siguiente expresión:

% distribución =

121 S'

máximo 67 %

donde, S' =

1.35

m

Por lo tanto,

% distribución =

121 1.35

As distribución = 0.67

x

= 104 %

6.15

Proponiendo Varillas del

=

67 %

4.12

4C

cm

Rige 67 %

2

as = 1.27 cm

2 2

S=

as

x 100 As dist.

Varillas 4C @

30 cm

2

Como mínimo el acero por distribución se recomienda tenga un area de 6 cm / m, lo cual equivale a utilizar Vars. de # 4C @ 20 cm, utilizando acero con límite elástico de 4200 Kg / cm2 . Por lo tanto,

Varillas 4C @

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

20 cm

140

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

f) Revisión de Voladizos Se analizará el voladizo considerando que la banqueta se construye en 2da. Etapa, ya que es mas desfavorable considerar la carga viva del camión HS-20. 100 40

60

40

30.5

P = 7.26 Ton

20

135

La losa se proyectará para soportar la carga, independientemente del apoyo de la orilla a lo largo del extremo del voladizo.

1.- Análisis de carga muerta

a) W losa =

0.20

b) W Parapeto =

0.38

c) Wcarpeta asfáltica =

0.12

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

x

1.00

x

2.40

=

0.48

Ton

2.20

=

0.16

Ton

Ton x

0.60 x

141

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

2.- Momentos de carga muerta

M Losa =

0.48

x

0.50

=

0.24

Ton - m

M Parapetos =

0.38

x

0.800

=

0.30

Ton - m

M Carpeta asfáltica =

0.16

x

0.300

=

0.05

Ton - m

Mcm

=

0.59

Ton - m

x

=

2.78



3.- Análisis de carga viva

P = 7.26 Ton Peso de la rueda HS - 20 Impacto = 30 % Mcv + I =

7.26

x

0.295

1.30

Ton - m

Reduciendo los esfuerzos por eventualidad obtenemos : Mcv + I =

2.78 1.50

Mcv + I =

1.85

=

1.85

Ton - m

Ton - m

Cuando el refuerzo principal es perpendicular a la dirección del tránsito, cada carga por rueda se distribuirá de acuerdo con la siguiente fórmula: E = 0.80 X + 1.143

donde, E = Ancho de distribución X = Distancia en metros desde la carga hasta el punto de apoyo.

Por lo tanto, E=

McvIE =

0.80

1.85 1.38

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

x

0.295

=

+

1.34

1.143

=

1.38

m

Ton - m

142

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.- Momento de diseño para voladizo Mt vol. = Mcm + McvIE Mt vol. =

0.59

+

1.34

Mt vol. =

fs = 1343 ( 1 + Mcm ) 3F Mcv+I

<

=

1.93

1.93

Ton - m

Ton - m

1800 kg/cm2

2

2

2

fs = 1343 ( 1 + 0.59 ) = 1343 (1 + 0.59 ) = 1474.40 Kg/cm2 < 18000 Kg/cm2 2 3( 1.50 )* 1.34 6.03

Por lo tanto, fs en zona es aceptable.

2

2

2 PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

143

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

5.- Diseño a Flexión Las fórmulas empleadas en el diseño a flexión se basan en la teoria de que los esfuerzos de compresión son resistidos por el concreto, mientras el acero de refuerzo resiste todos los esfuerzos de tensión. Las constantes del concreto son las siguientes:

f 'c =

250

Kg / cm

fc=

100

Kg / cm

2 2

fs = n=

2000

Kg / cm

2

9.2

K=

14.18

J=

0.90

Kg / cm

2

a) Revisión del peralte efectivo

d=

MT K xb

d=

1.93 x 100000 14.18 x 100

donde, MT = Momento de diseño en kg - cm K= 14.18 b = Ancho de la sección (100 cm)

=

11.67

+

4

=

16

cm

20 cm

b) Cálculo del area de acero As =

MT fs x J x d

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

donde, MT = Momento de diseño en kg - cm fs =

2000

j=

0.90

d=

17

Kg / cm

2

cm

144

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

As =

1.93 2000 x

=

x 100000 0.90 x

Proponiendo Varillas del

U. V. – F. I. C.

6.31

cm

2

17

4C

as = 1.27 cm

2

Separacion entre Varillas S=

as x 100 As

Varillas

4C

@

20

cm

c) Refuerzo por temperatura El refuerzo mínimo por temperatura, según las normas AASHTO para el proyecto de puentes carreteros lo obtenemos de la siguiente manera.

As temperatura = 0.0025 b d donde, b = Ancho de análisis (100 cm ) d = Peralte efectivo = 17 cm Por lo tanto, Astemp. =

0.0025

Proponiendo Varillas del

x

100

x

4C

17

=

4.25

as = 1.27 cm

cm

2

2

Separacion entre Varillas S=

as x 100 As

Varillas 4C

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

@

30

cm

145

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Colocación del acero en losa de voladizos y losa de tramos intermedios.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

146

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES.

DISEÑO DE TRABE REFORZADA DATOS GENERALES ANCHO TOTAL: ANCHO DE CALZADA: LONGITUD TOTAL: CLARO DISEÑO CLARO MINIMO. ESPESOR DE LOSA: ESPESOR DE CARPETA (DISEÑO): RECUBRIMIENTO EN LOSA TRABES: No. TRABES: SEPARACION ENTRE TRABES: ANCHO PATIN SUPERIOR ALMA DE LA TRABE BULBO INFERIOR TRABE VOLADIZOS: ANCHO DE GUARNICION (EXTERIOR) ANCHO DE GUARNICION (INTERIOR) PESO DE PARAPETO EXTERIOR PESO DE PARAPETO INTERIOR PESO BANQUETAS CONCRETO PARA LA LOSA CONCRETO PARA LA TRABE MOMENTO CARGA VIVA CORTANTE CARGA VIVA AREA RECUBRIMIENTO DE TRABE REFUERZO PRINCIPAL No. VARILLAS CENTRO GRAVEDAD

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

10.00 7.20 36.00 11.68 11.68 0.20 0.12 0.05 1.35 6 1.60 0.50 0.20 0.20 1.00 0.40 0.00 0.38 0.00 0.48 250 250 T3-S3 T3-S3 0.497 0.08 8C 10 0.15

m m m m m m m m m AASHTO tipo IV Trabes m m m m m m m Ton / m Ton / m Ton / m Kg / cm 2 Kg / cm 2 65.83 Ton-m / carril 28.56 Ton / carril m2 m 5.07 8.04 m

147

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

DISEÑO DE TRABE REFORZADA Una viga puede definirse como un elemento estructural que descansa sobre apoyos situados generalmente en sus extremos y que soporta cargas transversales. Para nuestro caso consideraremos una viga T, es decir, una parte de la losa trabajara conjuntamente con la trabe. Para el dimensionamiento del patin superior será el menor de las tres condicionnes siguiente: a) Separacion entre Trabes (m) b) Un cuarto del claro (m) c) Seis veces el espesor de la losa hacia cada lado, mas el propio ancho de la trabe (m) Sustituyendo obtenemos: a)

1.60

m

b)

2.92

m

c)

2.90

m

OBTENCION DE ELEMENTOS MECANICOS a) Analisis de carga muerta. w p Losa = w p trabe = w Carpeta asfáltica = w Diafragmas = w Parapetos y banq. = w Carga muerta de Servicio

0.20 x 0.497 x 0.12 x 0.30 x ( 0.86 x = ( 0.44

1.80 1.00 1.67 1.15 2 )/ + 0.29

x x x x 6 )

1.00 x 2.40 2.40 = 1.19 1.00 x 2.20 1.40 x 2.40 = 0.29 Ton/m = 0.73 Ton/m

= 0.86 Ton/m = 0.44 = 1.16

Ton/m Ton/m Ton

b) Momentos de diseño para carga muerta El momento flexionante isóstatico por carga repartida estará determinado por la siguiente expresión:

M=

w x l 8

2

donde, w= Peso por metro l= Longitud efectiva entre apoyos

2

2

2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

148

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

Considerando una longitud efectiva entre apoyos de

11.68

M Peso propio Trabe =

1.19

x 8

11.68

M Losa + diafragma =

0.86

x 8

11.68

M Cm de servicio =

0.73

x 8

11.68

2

2

2

U. V. – F. I. C.

m, obtenemos :

=

20.29

Ton-m

+

1.16

x 4

=

12.45

Ton-m

11.68

=

18.05

Ton-m

c) Analisis de carga viva La carga viva consistirá en el peso de la carga móvil que se prevée transitará por el puente : Utilizando 1 camión M maximo =

T3-S3

65.83 Ton/m / carril

Factor de concentración Aashto S 6.0'

=

S 1.83

=

1.60 1.83

=

0.87

/ rueda.

La cantidad permisible en que se incrementan los esfuerzos se expresa como una fracción de los esfuerzos por carga viva, y se determinará con la fórmula siguiente:

I=

donde,

15.24 L + 38.10

I= 38.10

15.24 +

I = Impacto en por ciento (máximo 30 % ) L= Longitud entre apoyos

=

31

%

I=

30%

11.68

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

149

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

d) Momento de diseño para carga viva.

Mcv + I =

65.83 2

x

0.87

x

1.30

=

37.23

Ton-m/Trabe

e) Resumen de elementos mecanicos

Mpp =

20.29

Ton - m

M losa + diaf. =

18.05

Ton - m

Mcms =

12.45

Ton - m

Mcv + I =

37.23

Ton - m

f) Calculo de area de acero requerido

MT =

88.02

As = 2000

Ton - m

8802000 x 0.9 x

Proponiendo Varillas

No. Vars. =

AS as

No. Vars. =

40.75 5.07

8C

=

=

cm

40.75

2

120 as =

5.07

cm

2

8.04

Colocaremos 10

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

VARILLAS

8C

150

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

REVISION DE ESFUERZOS

1) Etapa inicial (Mpp + Ml y diaf.)

Mpp + Ml+diaf.=

d=

3834000 13.58 x 20

38.34

Ton - m

=

118.81

+

8

=

127

cm

135 cm

Esfuezo de fatiga de traccion

fs =

M As x J x d

fs =

3834000 50.70 x 0.9 x

=

700.20

Kg / cm

2

120

2) Etapa servicio (Mcms + Mcv + I)

Mcms + Mcv + I.=

d=

4968000 13.58 x 20

49.68

=

Ton - m

135.25

+

8

=

143

cm

155

cm

Esfuezo de fatiga de traccion

fs =

M As x J x d

fs = 50.70

4968000 x 0.9 x

=

907.30

Kg / cm

2

120.00

2

2

2

2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

151

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

3) Esfuerzos acumulados

Etapa inicial

=

700.20

Kg / cm

907.30

Kg / cm

1607.50

Kg / cm

Etapa de servicio =

fs perm.=

2000

Kg / cm

1607.50

2

2

2

2

Kg / cm

2

2000

Kg / cm

2

ESFUERZOS ACEPTABLES !

4) Revision de esfuerzos como viga a) Profundidad del eje neutro (Kd)

kd =

2 n As d + b t 2 n As + 2 b t

kd =

( 2 ( 2

kd =

x x

25.75

2

8.7 x 8.7 x

50.70 50.70

x )

140 + (

) + 2

( 160 x x 160 x

2

20 20 )

)

cm

Si

kd

20 cm

Se considera viga "T"

Si

kd

20 cm

Se considera viga rectangular

25.75

cm

20

cm

SE CONSIDERA VIGA " T "

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

152

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

b) Paso de la resultante de compresiones (z) z=

t ( 3Kd - 2 t ) 3 ( 2kd - t )

z=

20 x ( 3 x 3 x ( 2

z=

7.88

25.75 x 25.75

2 -

x 20

132.12

cm

20 )

)

cm

c) Brazo del par resistente (Jd) Jd = d - z Jd =

140

-

Jd = 132.12

7.88

=

cm

d) Fatiga de traccion (fs)

fs =

M As x J x d

fs =

8802000 x 132.12

50.70

fs perm.=

2000

Kg / cm

1314.03

=

1314.03

Kg / cm

2

2

Kg / cm

2

2000

Kg / cm

2

ESFUERZOS ACEPTABLES !

2

2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

153

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

e) Fatiga de compresion (fc) fc = ( fs / n x kd d - kd

fc =

(

fc perm.=

)

1314.03 / 140

8.7 -

) x 25.75

100

Kg / cm

34.04

Kg / cm

25.75

=

34.04

Kg / cm

2

2

2

100

Kg / cm

2

ESFUERZOS ACEPTABLES !

REVISION POR CORTANTE

a) Cortante de carga muerta

V Losa =

0.86

x

12.28

=

10.56

Ton

V Trabe =

1.19

x

12.28

=

14.61

Ton

V cms =

0.73

x

12.28

=

8.96

Ton

V diaf. =

1.16

x

3

=

3.48

Ton

Vcm =

37.61 = 2

Vcm =

18.81

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

18.81

Ton

Ton

154

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

b) Cortante de carga viva

Utilizando 1 camión

T3-S3

fc =

Vcv + I =

28.56

x

Vcv + I =

16.34

Ton / trabe

VT =

18.81

VT =

35.15

+

0.44

16.34

=

x

0.44

1.30

35.15

=

16.34

Ton

0.9

x 140

Ton

Ton

Proponiendo Estribos de 4C en S=

as x fs x J x d VT

S=

1.27

x

Se colocaran estribos del 4C de 2 ramas

2

2 ramas

x 2000 35150

@

=

18

cm

15 , debido a que el concreto contribuye a tomar parte del cortante

ESTRIBO DE 4C DE

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

x

2 RAMAS @

15

cm

155

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES.

DISEÑO DE TRABE PREESFORZADA DATOS GENERALES ANCHO TOTAL: 10.0 0 ANCHO DE CALZADA: 7.20 LONGITUD TOTAL: 36.0 0 CLARO DISEÑO 23.6 8 CLARO MINIMO. 11.6 8 ESPESOR DE LOSA: 0.20 ESPESOR DE CARPETA (DISEÑO): 0.12 RECUBRIMIENTO EN LOSA 0.05 TRABES: 1.35 No . TRABES: 6 SEPARACION ENTRE TRABES: 1.60 ANCHO PATIN SUPERIOR 0.50 VOLADIZOS: 1.00 ANCHO DE GUARNICION (EXTERIOR) 0.40 ANCHO DE GUARNICION (INTERIOR) 0.00 PESO DE PARAPETO EXTERIOR 0.38 PESO DE PARAPETO INTERIOR 0.00 CONCRETO PARA LA LOSA 250 CONCRETO PARA LA TRABE 350 AREA 0.49 7 INERCIA 0.10 3 CENTROIDE 0.61 5 No . TORONES 26 HUMEDAD RELATIVA 80 TRANSFERENCIA 0.80 BULBO INFERIOR TRABE 0.20 PESO BANQUETAS 0.48

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

m m m m m m m m m Trabes m m m m m Ton / m Ton / m Kg / cm 2 Kg / cm 2 m2 m4 m 24.16 % f'c m Ton / m

AASHTO tipo IV

156

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.6. ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES. DISEÑO DE TRABE PREESFORZADA. Calculo de los elementos geométricos de la trabe AASTHO “TIPO” IV De acuerdo con las características del proyecto se propone utilizar para el tramo más largo una trabe AASHTO TIPO IV, con un peralte de 1.35 m; los materiales que se utilizaran para su construcción serán: Concreto con un f‟c= 350 kg/cm 2 y de acero de refuerzo f‟y=4000 kg/cm 2 y de preesfuerzo con f‟y=19,000 kg/cm2. Sección simple.

Sustituyendo valores se tiene: Yc= 305837.44 = 61.49 cm 4974 Ssup = 10297668.84 = 140085.28 cm3 135-61.49

Sinf = 10297668.84 = 167469.00 cm3 61.49 Ys = 135-61.49 =73.51 Yi=61.49 cm. Suponiendo que la losa y la trabe trabajan como una misma sección, se considera esta como una viga Tee, por lo que se calcula sus elementos mecánicos suponiéndola como sección compuesta considerada una sección entre trabes de 1.60 m, espesor de losa de 0.20 m y de peralte de la trabe que es de 1.35 m.

Sección compuesta

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

157

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Como la losa tiene un f;c=250 kg/cm2 y la trabe un f‟c=350kg/cm2 tratándose de diferentes resistencias del concreto se homologan para poder trabajar con una sola sección.

b‟= 250 x 160 = 135.22 cm 350 Para inercia de figura No. 2 S=

I D

por lo tanto I = S X D

I = 73.51 x 140085.28 = 10297668.93 cm4

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

158

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Sustituyendo valores se tiene: Yc= 697989.26 = 90.30 cm 7678.40 Yc = 90.30 cm Modulo de sección superior de todo el elemento: Ssup = 22608123.90 = 349430.04 cm3 155-90.30 Sinf = 226008123.90 = 250366.82 cm3 90.30 Y‟s = 155 - 90.30 = 64.70 cm Ys = 135 – 90.30 = 44.70 cm Yi = 90.30 cm Modulo de sección superior de la trabe: Ssup = 22608123.90 = 505770.58 cm3 135 – 90.30 OBTENCION DE ELEMENTOS MECANICOS

a) Analisis de carga muerta. wp Losa = wp trabe = w Carpeta asfáltica = w Diafragmas = w Parapetos y banq. = w Carga muerta de Servicio

0.20 x 0.497 x 0.12 x 0.30 x ( 0.86 x = ( 0.44

1.67 1.00 1.67 1.15 2 )/ + 0.29

x x x x 6 )

1.00 x 2.40 2.40 = 1.19 1.00 x 2.20 1.40 x 2.40 = 0.29 Ton/m = 0.73 Ton/m

= 0.80 Ton/m = 0.44 = 1.16

Ton/m Ton/m Ton

b) Momentos de diseño para carga muerta El momento flexionante isóstatico por carga repartida estará determinado por la siguiente expresión:

M=

w x l 8

2

2

donde, w= Peso por metro l= Logitud efectiva entre apoyos

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

159

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

Considerando una longitud efectiva entre apoyos de

23.68

M Peso propio Trabe =

1.19

x 8

23.68

M Losa + diafragma =

0.80

x 8

23.68

M Cm de servicio =

0.73

x 8

23.68

2

2

2

U. V. – F. I. C.

m, obtenemos :

=

83.41

Ton-m

+

1.16

x 4

=

51.17

Ton-m

23.68

=

62.94

Ton-m

c) Analisis de carga viva La carga viva consistirá en el peso de la carga móvil que se prevée transitará por el puente : Utilizando 1 camión M maximo =

T3-S2-R4

tipo I de

72.5

Ton, de peso total.

243.04 Ton/m / carril

Factor de concentración Aastho S 5,5'

=

S 1.68

=

1.60 1.68

=

0.95

/ rueda.

La cantidad permisible en que se incrementan los esfuerzos se expresa como una fracción de los esfuerzos por carga viva, y se determinará con la fórmula siguiente:

I=

donde,

15.24 L + 38.10

I= 38.10

15.24 +

I = Impacto en por ciento (máximo 30 % ) L= Longitud entre apoyos

=

25

%

I=

30%

23.68

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

160

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

c) Momento de diseño para carga viva.

Mcv + I =

242.64 2

x

0.95

x

1.25

=

144.07 Ton-m

d) Relacion de modulos

Relación de módulos =

E losa E trabe

E losa =

14000

250

=

221359.4 kg / cm

E trabe =

14000

350

=

261916 kg / cm

Relacion de modulos =

221359 261916

=

2

2

0.85

e) Propiedades Geometricas. Sección Simple

Sección compuesta

Area (A ) = 0.497 m 2 Inercia ( I ) = 0.103 m4 Centroide ( C ) = 0.615 m Modulo de Seccion Inferior ( Si ) = Modulo de Seccion Superior ( Ss ) =

Area (A ) = 0.769 m Inercia ( I ) = 0.226 m4 Centroide ( C ) = 0.910 m Modulo de Seccion Inferior ( Si ) = 0.248 Modulo de Seccion Superior ( Ss ) = 0.514

Proponiendo

C.G. =

26 torones :

0.08

Excentricidad =

0.167 0.140

3

m m3

1a. Cama = 2a. Cama = 3a. Cama = 4a. Cama =

m 0.54

2

12 12 2 0

3

m m3

Torones Torones Torones Torones

m

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

161

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

f) Perdidas de Presfuerzo.

Perdidas Totales: Ft = SH + ES + CRc + CRs Donde : Ft = Perdidas totales. SH = Pérdidas por Contracción ES = Pérdidas por acortamiento elastico CRc = Pérdidas por escurrimiento Plástico del concreto CRs = Pérdidas debidas a la relajación del concreto

1) PERDIDAS POR CONTRACCION (SH) SH = 17,000 - 150 RH RH = Humedad relativa = SH =

17,000 - 150 ( SH =

80

)

351.62 Kg/cm

=

5000

/ 14,22

=

80

% 2

351.62 Kg/cm

2

2) PERDIDAS POR ACORTAMIENTO ELASTICO (ES)

ES = ( Es / Eci ) f cir

6

Es = 10 x 28 = 28,000,000 / 14,22

Eci = 33 W

3/2

f'ci

=

1969058

W = 2,4 Peso volumetrico del concreto

1 lb = 0,456 Kg = 0,000456 Ton ,

1 Ton = 2192 lb

1 pie = 0,3048 m , 1 m = 3,28 pie

1 m = 35,32 pie

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

2

Kg/cm

3

3

162

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Por lo tanto,

2,4 ton / m 3 x 2192,98 lb 35.32 pie

W = 149 lb/ pie

fci =

3/2

=

149

lb/pie

3

3

3

350

Eci = 33 x 149

3

x

0.80

3981.60

=

=

280

3787234

x

14.22

/14,22

=

=

3981.6

lb/pulg 2

2

266332 Kg/cm

Esfuerzo medio del concreto en centro de gravedad del acero, debido al presfuerzo y peso propio (fcir)

Considerando N=

19000

x

0.69

x

0.987

=

+

83.41 0.191

-

336.43 0.497

-

336.43

x 0.191

fcir =

(

ES =

torones

26 x

fcir =

ES =

26

-119.14 Kg/cm

1969058.00 ) 266331.50

880.83

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

0.54

=

336.43 Ton.

-1191.38

Ton/m

2

2

119.14

Kg/cm

336429 Kg =

=

880.83 Kg/cm

2

2

163

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

3) PERDIDAS POR ESCURRIMIENTO PLASTICO ( CRc )

CRc = 12 fcir - 7 fcds Donde: fcds = Esfuerzo medio del concreto en el centro de gravedad del acero bajo carga muerta total (excluyendo peso propio)

CRc =

CRc=

fcds =

+

fcds =

-103.07 Kg/cm

12 (

114.11 0.191

119.14 ) - 7 (

708.19 Kg/cm

-

336.43 0.497

-

336.43

x 0.191

0.54

2

=

-1030.65

Ton/m

)=

2993.937

Lb/pulg

2

103.07 ) =

2

708.19 Kg/cm

2

4 ) PERDIDAS DEBIDAS A LA RELAJACION DEL CONCRETO (CRs)

CRs = 5000 - 0,10 ES - 0,05 ( SH + CRc ) CRs =

CRs =

5000 - 0,10 (

210.54 Kg/cm

12525.40

) - 0,05 (

5000

+

10070.46

2

2

5) PERDIDAS TOTALES Ft = SH + ES + CRc + CRs Ft = 351.62

Fs =

+

880.83

2151.18 Kg/cm

+

708.19

+

210.54

=

2151.18 Kg/cm

2

2

2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

164

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

Fs =

2

2151.18 Kg/cm

N / Toron =

( 0,75 x 19000 -

N / Toron =

11.94

2151.18

lb/pulg 2

( 0,75 x 19000 -

N / Toron =

10.94

) x 0,987 =

11941.54

Kg

Ton.

Según AASTHO, Fs = 45000 N / Toron =

U. V. – F. I. C.

3165.00

=

3165

Kg/cm

) x 0,987 =

2

10940.90

Kg

Ton

REVISION DE ETAPA INICIAL

M peso propio =

83.41

Ton - m

Perdidas por acortamiento elastico =

N / Torón =

fi =

f act. =

( 19,000 x 0.75 -

-1801.80

Ton / m

-1302.34

% = -22.48

880.83

) x 0.987 / 1000 =

880.83

13.20

Kg/cm

2

Ton

2

2

Ton / m

f perm.=

-1680.00

Ton / m

2

%

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

165

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

REVISION POR CORTANTE

a) Cortante de carga muerta

V Losa =

0.80

x

24.28

=

19.42

Ton

V Trabe =

1.19

x

24.28

=

28.89

Ton

V cms =

0.73

x

24.28

=

17.72

Ton

V diaf. =

1.16

x

3

=

3.48

Ton

Vcm =

69.51 2

Vcm =

34.76

=

34.76

Ton

Ton

b) Cortante de carga viva

Utilizando 1 camión

T3-S2-R4

fc =

Vcv + I

=

45.58

x

Vcv + I

=

27.35

Ton / trabe

VT =

34.76

VT =

62.11

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

+

27.35

0.48

=

x

62.11

1.25

0.48

=

27.35

Ton

Ton

Ton

166

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

Proponiendo Estribos de 4C en S=

as x fs x J x d VT

S=

1.27

x

Se colocaran estribos del 4C de 2 ramas

2

2 ramas

x 2000 62110

@

x

0.9

x

140 =

10

cm

15 , debido a que el concreto contribuye a tomar parte del cortante

ESTRIBO DE 4C DE

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

U. V. – F. I. C.

2 RAMAS @

15

cm

167

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

TRABE CRITICA ETAPA

PRESFUERZO PESO PROPIO LOSA + DIAFRAGM A CARGA M UERTA SERVICIO CARGA VIVA

M Ton - m

si m

83.41 62.94 51.17 144.07

0.167 0.167 0.248 0.248

F 2 Ton / m

3

ACUM Ton / m 2

-1629.81 499.46 376.89 206.33 580.93

Ss m

-1130.35 -753.46 -547.13 33.80

3

0.140 0.140 0.514 0.514

F Ton / m 2

ACUM Ton / m 2

572.78 - 595.79 - 449.57 - 99.55 - 280.29

23.01 - 472.58 - 572.13 - 852.42

Esfuerzos permisibles de Concreto (Ton / m 2 ) a) Al tensar Compresion = 6.00 f'ci = Tension = 16.0

f'ci

-1680.00 Ton / m =

267.73 Ton / m

2

2

b) En operación Compresión = 4.00 f´c = Tensión = 8.00 PERDIDAS TOTALES = N/Toron =

N=

f'c =

149.67 Ton / m

2151.18 Kg/cm

11.94

fi = + 146.35 0.167

-1400.00 Ton / m

2

2

2

Ton. + 195.24 0.248

1513.61 5.25

=

No Torones =

- N 0.497

-

N x 0.54 = + 0.167

150 Ton / m

2

288.31 Ton

288.31 = 11.94

24.15

26

Torones

fs = - N + N x e A Ss fs = -

310.44 0.497

fs =

572.78

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

+

310.44 x 0.54 0.140 Ton / m

2

168

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ENDUCTADO DE TORONES DE PRESFUERZO Se revisara los esfuerzos en la trabe considerando el anclaje de los torones de un metro adelante del enductado y tomando el paño exterior de la trabe como referencia del enductado,

Mx = w x ( L - x ) 2

REVISION DE ESFUERZOS

x (m)

Mcm (Ton-m)

Mcv (Ton-m)

No. Torones

N ( Ton )

e (m)

Esf. Sup. ( Ton/m2)

Esf. Inf. ( Ton/m2)

11.84 8 7 6 5 4 3 2 1

146.49 131.08 122.01 110.85 97.60 82.26 64.83 45.31 23.70

195.56 174.99 162.88 147.98 130.29 109.81 86.55 60.49 31.64

26 26 24 22 20 18 14 8 8

310.44 310.44 286.56 262.68 238.80 214.92 167.16 95.52 95.52

0.53 0.53 0.54 0.54 0.55 0.55 0.56 0.57 0.57

-876.21 -726.12 -659.66 -595.02 -492.97 -389.32 -299.15 -244.62 -34.13

55.88 -119.34 -115.81 -117.45 -157.16 -204.90 -159.68 -2.99 -248.72

ESFUERZOS ACEPTABLES ! POR LO TANTO, PARA PARA PARA PARA PARA PARA

6 4 2 2 2 2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

TORONES TORONES TORONES TORONES TORONES TORONES

DEL No. DEL No. DEL No. DEL No. DEL No. DEL No.

1= 2= 3= 4= 5= 6=

100 200

300 400 500 600

169

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.7. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS.

ANCHO TOTAL: ANCHO DE CALZADA: LONGITUD TOTAL: CLARO LARGO: CLARO CORTO: ESPESOR DE LOSA: ESPESOR DE CARPETA (DISEÑO): RECUBRIMIENTO EN LOSA TRABES: No. TRABES: SEPARACION ENTRE TRABES: ANCHO PATIN SUPERIOR ANCHO PATIN INFERIOR: VOLADIZOS: CONCRETO PARA DIAFRAGMAS: fc (Kg / cm 2 )

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

DATOS GENERALES 10.00 m 7.20 m 36.00 m 24.00 m 12.00 m 0.20 m 0.12 m 0.05 m 1.35 m 6 Trabes 1.60 m 0.50 m 0.66 m 1.00 m 250 Kg / cm 2 100 Kg / cm 2

AASHTO tipo IV

170

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.8. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS. Los diafragmas son partes importante de la superestructura y son los elementos estructurales que están colocados en forma transversal a las trabes y tienen la función principal de mantener unidas a las trabes y evitar los desplazamientos entre estas; para que de esta manera, las trabes mantengan la separación de diseño una respecto de la otra. Para este proyecto en particular, se colocaron 6 diafragmas en total; es decir, 3 por claro. Los diafragmas se colocaron de la siguiente manera: uno en cada uno de los extremos de ambos claros y uno al centro de cada claro. El espesor de estos diafragmas será de 30 cm y su altura será de 115 cm (Desde la parte interior de la losa hasta la parte superior del peralte del patín inferior de la trabe). Cada diafragma está ligado a las trabes en el sentido transversal mediante una varilla de 6 C lisa o corrugada galvanizada unida a un perno de acero galvanizado de 30 cm de longitud con rosca en los extremos, donde es colocada una rondana galvanizada con una tuerca hexagonal galvanizada de 3.5 x 3.0 x 1.6 colocada a 6 toneladas de presión. Esto está alojado dentro de unos ductos de 3.2 cm, de diámetro que se dejan preparados en la parte inferior de los diafragmas colocados en campo. Debido a que los diafragmas no trabajan a flexión, a torsión, ni están sujetos a un cortante, solo se diseñaron por especificación. -Refuerzo por temperatura. El refuerzo mínimo por temperatura, según las normas AASHTO para el proyecto de puentes carreteros lo obtenemos de la siguiente manera. As temperatura= 0.0025 b d Donde, b= Ancho de análisis (100 cm) Considerando un recubrimiento de 5 cm, se tiene que: D= Peralte efectivo = 25 cm. Por lo tanto, As temperatura=0.0025 x 100 x 25 = 6.25 cm 2 Proponiendo Varillas 4 C

as=1.27 cm2

Separación entre Varillas

S = as x100 As

S = 1.27 x 100

=

20.32

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

=

20 cm

171

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

6.25

Varillas 4C @ 20 cm. En ambos sentidos

Croquis de detalle de refuerzo típico en diafragmas

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

172

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.8. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUBESTRUCTURA Los caballetes No. 1 y 3 del “Puente Congreso - San Nicolás, son los soportes extremos de la superestructura que cargaran parte proporcional del claro No. 1 (24.00 m) para el caso del caballete No 1 y la parte proporcional del claro No. 2 (12.00 m) para el caso del caballete No 3. La altura mínima de las caballetes está regida por los requisitos de accesibilidad para el mantenimiento de la superestructura y las exigencias de libramiento vertical (Gálibos) para los puente sobre los ríos. La superficie superior de los caballetes (Cabezal) debe tener la longitud y el ancho adecuado para alojar los apoyos de la superestructura del puente (Trabes). Para análisis de esfuerzos y estabilidad, las reacciones de las cargas que actúen sobre la superestructura, deben combinarse con las que actúan directamente con la infraestructura. Las reacciones longitudinales dependen del tipo de apoyo, ya sea fijo o de expansión. Los caballetes No. 1 y 3 se conformaran de los siguientes elementos estructurales cada uno:  Cabezal.  3 pilastras.  6 bancos de apoyo.  2 topes antisísmico laterales  Diafragma.  Aleros.

Por lo que respecta al soporte intermedio de la subestructura; es decir, la Pila No. 2 del puente Congreso – San Nicola, es el que cargara la parte proporcional de cada uno de los claros de la superestructura; es decir; la parte proporcional del claro No. 1 (24.00 m) y parte proporcional del claro No. 2 (12.00m). Al igual que para el caso de los caballetes, la altura mínima de la pila está regida por los requisitos de accesibilidad para el mantenimiento de la superestructura y las exigencias de libramiento vertical (Gálibos) para puentes sobre los ríos y la superficie superior de la pila (Cabezal), debe tener la longitud y el ancho adecuado para alojar los apoyos de la superestructura del puente (Trabes).

La pila No. 2 se conformara de los siguientes elementos estructurales:  Cabezal.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

173

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

 3 pilastras.  12 bancos de apoyo.  2 topes antisísmico laterales Cabezal El cabezal es un elemento estructural que se encuentra localizado entre la superestructura y las pilastras y tienen las siguientes características: el correspondiente a los caballetes No. 1 y 3 tienen un ancho de 1.28 m por 1.00 m de altura y una longitud de 9.70 m; mientras que el correspondiente a la pila No. 2 tiene un ancho de 1.40 m por 1.20 de altura y una longitud de 9.30 m. El cabezal tiene la función de recibir las cargas totales de la superestructura y a su vez, transmitirlas uniformemente a las pilastras, para que estas a su vez las trasmitan a la cimentación. Pilastras Las pilastras también forman parte de la subestructura y serán de sección circular con una diámetro de 1.20 m con una altura de 12.36 m (Medida desde el nivel de desplante hasta la intersección con el cabezal). Las pilastras transmitirán las cargas totales al terreno, desde donde estas son desplantadas. Cabe mencionar que debido al tipo de terreno que se encuentra donde se desplanta la estructura, y de acuerdo a los resultados que presentan el estudio de mecánica de suelos, determinamos que las pilastras no requieren duna cimentación adicional; por lo que, se desplantara directamente sobre terreno natural. Bancos de apoyo Los bancos de apoyo, como su nombre lo indica, serán los apoyos directos de la superestructura. Sobre estos apoyos se colocaran unas placas de neopreno sobre las cuales descansaran directamente las trabes tipo AASHTO. Sus dimensiones son de 0.40 m de largo por 0.30 m de ancho, con una altura variable. Topes antisísmico laterales Estos tienen la función de amortiguar el efecto del sismo lateral que se efectuara a las trabes tipo AASHTO. Estos topes estarán colocados uno a cada extremo del cabezal y sus dimensiones son de 0.30 m de largo por 0.78 m de ancho, con una altura de 0.25 m para los apoyos correspondientes a los caballetes No. 1 y 3, y de 0.30 m de largo por 1.40 m de ancho, con una altura de 0.25 m para los apoyos correspondientes a la pila No. 2.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

174

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.9. SUBESTRUCTURA DATOS DEL CABALLETES. (ESTRIBO)

DATOS GENERALES ANCHO TOTAL ANCHO DE CALZADA ANCHO DEL CABEZAL LONGITUD TOTAL CLARO DE DISEÑO ESPESOR DE LOSA ESPESOR DE CARPETA No. TRABES SEPARACION ENTRE TRABES AREA DE TRABE PERALTE TRABE AREA DE DIAFRAGMA PESO DE PARAPETOS ANCHO DE BANQUETA ESPESOR LOSA DE ACCESO LONGITUD LOSA DE ACCESO Vmax CARGA VIVA CARGA VIVA PEATONAL No. CARRILES REDUCCION POR CARRILES TIPO DE CAMION No.COLUMNAS DIAMETRO COLUMNAS SOBRE ESPESOR CABEZAL BANCOS Y TOPES ESVIAJAMIENTO RECUBRIMIENTO EN CABEZAL RECUBRIMIENTO EN COLUMNAS ESTRIBOS ZONA SISMICA COEFICIENTE SISMICO FACTOR DE DUCTILIDAD FACTOR DE IMPORTANCIA

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

10.00 7.20 9.70 36.00 24.28 0.20 0.12 6 1.60 0.497 1.35 1.65 0.86 1.00 0.00 0.00 45.58 0.293 2.00 1.00 T3-S2-R4 3 1.20 0.00 0.95 0.00 0.08 0.08 4 B 0.30 1.00 1.50

m m m m m m m m m2 m m2 ton m m m ton ton/m2

m ton ton ° m m Ramas II

175

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.10. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS CABALETES (ESTRIBO). 1. DISEÑO DE CABALLETE DE CONCRETO REFORZADO Los caballetes, además de ser soportes de la estructura, tienen la función adicional de contener la tierra de relleno de los accesos (Terraplén de acceso). Los caballetes del puente Congreso – San Nicolás serán de concreto reforzado y serán desplantados cada uno de ellos directamente sobre estratos constituidos de arena fina compacta color gris claro con grava y boleo a la elevación de 83.00 m. El cálculo consta de:  Datos generales: Estos datos han sido mencionados en el inciso anterior y contienen todos los datos necesarios para el cálculo de caballete.  Cargas: Se consideraron dos tipo cargas, las verticales y las horizontales; dentro de las verticales se considero la carga muerta de la superestructura (losa, trabes, carpeta asfáltica, parapeto, guarnición, banqueta y diafragma), la carga viva de acuerdo al tipo de vehículos que circularan por el puente, así como la carga viva peatonal y el peso propio del caballete (Pilastras, cabezal, aleros, diafragmas y bancos de apoyo). Dentro de la cargas horizontales se considero el empuje de tierras en dos modalidades; esto es, empuje de tierras sin sobre carga y empuje de tierras con una sobrecarga de 0.60 m.  Sismo: Se calculo la fuerza sísmica por carga muerta que actúa al nivel del terreno natural, partiendo de la ubicación de la estructura y el tipo de suelo.  Análisis estructural: Para realizar el análisis del cabezal, se hizo empleo de programa de análisis estructural “SAP2000”, que corresponde a un programa de análisis estructural de SAP 2000 editado por Computers and Structures, Inc. 1995 University Avenue Berke ley, California 94704 USA  Criterios de diseño: Es importante señalar que para efectos de análisis, solo se analizara el Caballete No, 1 por ser el más desfavorable; esto debido a que en comparación con el caballete No. 3, el peso que recibe de la estructura es mucho mayor, por corresponderle el claro largo que es de 24.00 m, mientras que el caballete No. 3 recibirá el peso de la superestructura correspondiente al claro corto que es de 12.00m.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

176

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

REVISION DE CAPACIDAD DE CARGA DEL CABALLETE DE CONCRETO REFORZADO

A) DESCRIPCIÓN El caballete se diseñara para soportar media superestructura de 6 trabes de concreto presforzado de 24.28 m de claro, con losa de concreto reforzado de 10.00 m de ancho total, que permite el paso de 2 bandas de circulacion de camion T3-S2-R4

B) ANALISIS DE CARGAS.

1) Carga muerta

Losa =

0.20

x

10.00

x

12.14

x

2.40

=

58.27

Ton

Trabe =

0.497

x

6.00

x

12.14

x

2.40

=

86.88

Ton

Carp. Asfaltica =

0.12

x

7.20

x

12.14

x

2.20

=

23.08

Ton

Par.,guarn. y banq.=

0.86

x

2.00

x

12.14

=

20.88

Ton

Diafragma =

0.50

x

5.00

x

1.50

x

2.40

=

9.00

Ton

Losa de Acceso =

0.00

x

0.00

x

9.20

x

2.40

=

0.00

Ton

Rcm =

198.11

Ton

2) Carga viva + Impacto Considerando un camion Rcv =

45.58

T3-S2-R4 x

Rcv + I =

Carga viva peatonal =

0.293

2

113.04

x

Rcvp =

2.00

7.11

en

2

carriles de circulacion

x

1.00

x

1.24

=

12.14

=

7.11

Ton

9.70

x

2.40

=

113.04

Ton

29.80

Ton

Ton

x

Ton

3) Peso propio, cabezal y muro Peso cabezal =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

1.28

x

1.00

x

177

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

Peso de sobrespesor =

0.00

Peso diaf. Y mesula = (

Ton

0.52

Peso bancos =

+ 0.95

Peso aleros =

U. V. – F. I. C.

0.00

)

x

9.70

x

2.40

=

12.11

Ton

2.00

x

2.40

=

6.20

Ton

49.06

Ton

25.68

Ton

77.04

Ton

Ton

5.17

x

0.25

x

Wpp =

4) Peso columnas 2

w columnas =

3.1416

x

0.60

x

w columnas =

25.68

x

3.00

=

9.46

x

77.04

2.40

=

Ton

Wcol. =

RESUMEN DE CARGAS

1 ) REACCION DE CARGA MUERTA (Rcm) =

198.11

Ton

2 ) REACCION DE CARGA VIVA (Rcv + I) =

120.15

Ton

3 ) PESO PROPIO CAB. ( Wpp) =

49.06

Ton

4 ) PESO DE COLUMNAS (W Col.) =

77.04

Ton

444.36 3

Ton Pil

148.12

Ton / Pil

Cap. Carga Resistente =

200.00

Ton / Pilastron

Cap. Carga actuante =

148.12

Ton / Pilastron

ESFUERZOS CORRECTOS !

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

178

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

2.-OBTENCION DE LOS ELMENTOS MECANICOS Para obtener los elementos mecánicos del marco que forman las pilas con el cabezal, se hizo empleo de programa de análisis estructural “SAP2000”, que corresponde a un programa de análisis estructural de SAP 2000 editado por COMPUTERS AND STRUCTURES, Inc. 1995 UNIVERSITY AVENUE BERKE LEY, California 94704 USA El modelo del marco que forma las pilas con el cabezal, sobre el cual descansan las trabes con su respectiva carga, es el siguiente:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

179

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Combinaciones de carga para análisis estructural: COMB. 1 =

1.5 (CM+Cv+i + ET)

COMB. 2 =

1.3 (CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 3 =

1.3 (CM + ET + 0.333Sx + Sy)

COMB. 4 =

1.3 (0.75CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 5 =

1.3 (0.75CM + ET + 0.333Sx + Sy)

Dónde: CM : Cv+i : ET : Sx : Sy : P:

Carga muerta de los elementos estructurales (superestructura, cabezal, bancos, topes, etc) Carga viva e impacto Empuje de tierras ocasionado por el terraplén y conos de derrame Sísmo transverzal aplicado en el cabezal del marco Sísmo longitudinal aplicado en el marco Carga muerta de las Trabes W= P=

5.06 53.03

t/m t/m

ET = FV= ET = MD= Sx Sy=

231.24 526.71 74.94 24.98

t/m t/m t/m t/m

ELEMENTO Mmax+ MmaxVmax *

ELEMENTOS MECÁNICOS OBTENIDOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL CM COMB. 1 COMB. 2 COMB. 3 COMB. 4 COMB. 5 49.31 12.84 25.33 85.76 32.92 89.43 9.87 64.1 119.28 129.55 102 175.49 61.38 79.79 148.77 142.77 105.65 125.43

Mmax 4.64 6.03 -10.88 -139.01 Vmax 2.25 2.94 5.27 162.76 N 0.73 0.95 1.71 31.91 * La fuerza cortante en el cabezal se tomó al paño de la columna.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

-50.32 56.15 11.25

-137.51 162.03 31.66

CABEZAL

COLUMNA

180

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

ESTRUCTURA :

b1 b2 b3 b3' b4 b5 b6 b7 b8

0.64 0.34 0.30 0.00 0.00 3.26 0.00 1.20 0.00

1.28 1.20

HT h1

12.18 6.00

13.28 10.56 0.00

h2 h3 h4

4.56 1.00 1.72

h5 h6 h7 h8 h9 h10 Ea Em

0.00 0.00 0.45 0.00 0.00 0.00 0.25 0.30

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

CONGRESO-SAN NICOLAS TEZIUTLAN - PUEBLA DISEÑO DE CABALLETE ANCHO TOTAL ANCHO DE CALZADA ANCHO DEL CABEZAL LONGITUD TOTAL CLARO DE DISEÑO ESPESOR DE LOSA ESPESOR DE CARPETA No. TRABES SEPARACION ENTRE TRABES AREA DE TRABE PERALTE TRABE PESO DE DIAFRAGMA PESO DE GUARNICIÓN ANCHO DE BANQUETA ESPESOR LOSA DE ACCESO LONGITUD LOSA DE ACCESO Vmax CARGA VIVA CARGA VIVA PEATONAL No. CARRILES REDUCCION POR CARRILES TIPO DE CAMION No.COLUMNAS DIAMETRO COLUMNAS SOBRE ESPESOR CABEZAL BANCOS Y TOPES ESVIAJAMIENTO RECUBRIMIENTO EN CABEZAL RECUBRIMIENTO EN COLUMNAS MOMENTO MAXIMO ( - ) CABEZAL MOMENTO MAXIMO ( + ) CABEZAL CORTANTE MAXIMO CABEZAL ESTRIBOS ZONA SISMICA COEFICIENTE SISMICO FACTOR DE DUCTILIDAD FACTOR DE IMPORTANCIA CAPACIDAD DEL TERRENO LONGITUD DE ZAPATA RECUBRIMIENTO EN ZAPATAS

U. V. – F. I. C.

10.00 7.20 9.70 36.00 24.28 0.20 0.12 6 1.60 0.497 1.35 1.650 0.86 1.00 0.00 0.00 45.58 0.293 2.00 1.00 T3-S2-RA 3 1.20 0.00 0.95 0.00 0.08 0.08 175.49 89.43 148.77 4 B 0.30 2.00 1.50 200 0.00 0.00

m m m m m m m Trabes m m² m ton ton m m m ton ton/m²

m ton ton ° m m Ton-m Ton-m Ton Ramas II

175.49

ton/m² m m

181

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

DISEÑO DE CABALLETE DE CONCRETO REFORZADO

A) DESCRIPCIÓN El caballete se diseñara para soportar media superestructura de 6 trabes de concreto presforzado de 24.28 m de claro, con losa de concreto reforzado de10.00 m de ancho total, que permite el paso de 2 bandas de circulacion de camión T3-S2-RA

B) ANALISIS DE CARGAS.

1) Carga muerta

Losa =

0.20

x

10.00

x

12.14

x

2.40

=

58.27

Ton

Trabe =

0.497

x

6.00

x

12.14

x

2.40

=

86.88

Ton

Carp. Asfaltica =

0.12

x

7.20

x

12.14

x

2.20

=

23.08

Ton

Par.,guarn. y banq.=

0.86

x

2.00

x

12.14

=

20.88

Ton

0.495

x

5.00

x

1.50

x

2.40

8.91

Ton

0.00

x

0.00

x

9.20

x

2.40

0.00

Ton

198.02

Ton

Diafragma = Losa de Acceso =

= =

Rcm =

2) Carga viva + Impacto Considerando un camion Rcv =

45.58

T3-S2-RA x

Rcv + I =

Carga viva peatonal =

0.293

Rcvp =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

en

2

x

1.00

x

1.24

=

x

12.14

=

7.11

Ton

2

113.04

x

113.04

Ton

Ton

2.00

7.11

carriles de circulación

Ton

182

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

3) Peso propio, cabezal y muro Peso cabezal =

1.28

x

1.00

x

9.70

x

2.40

=

Peso de sobrespesor = Peso diafragma = (

0.52

Peso bancos =

+

0.00

0.95

)

x

29.80

Ton

0.00

Ton

9.70

x

2.40

=

12.11

Ton

Ton

Peso aleros =

5.17

x

0.25

x

2.00

x

2.40

=

6.20

Ton

Peso de muro =

0.00

x

0.98

x

0.30

x 2 x

2.4

=

0.00

Ton

49.06

Ton

28.66

Ton

85.98

Ton

Wpp = 4) Peso columnas 2

w columnas =

3.1416

x

0.60

x

w columnas =

28.66

x

3.00

=

10.56

x

2.40

85.98

=

Ton

Wcol. = RESUMEN DE CARGAS

1 ) REACCION DE CARGA MUERTA (Rcm) =

198.02

Ton

2 ) REACCION DE CARGA VIVA (Rcv + I) =

120.15

Ton

3 ) PESO PROPIO CAB. ( Wpp) =

49.06

Ton

4 ) PESO DE COLUMNAS (W Col.) =

85.98

Ton

C) DISEÑO DEL CABEZAL Para el diseño del cabezal, se analizará un marco con cargas puntuales P y una carga uniforme W donde: P = Pcm + Pcv+i

Pcm= 6

198.02 trabes

=

33.00 ton

Pcv+i= 6

120.15 trabes

20.03 ton 2 4

P = 16.05 + 10.13 =

53.03

Ton

A1 =

1.13 m²

I1 =

0.10

m

A2 =

1.28 m²

I2 =

0.11

m

4 2

W= Wpp/Log. Cabezal=

49.06 = 9.70

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

5.06

Ton/m

183

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

D) DISEÑO A FLEXION DEL CABEZAL Las fórmulas empleadas en el diseño a flexión se basan en la teoria de que los esfuerzos de compresión son resistidos por el concreto, mientras el acero de refuerzo resiste todos los esfuerzos de tensión.

Las constantes del concreto son las siguientes:

f 'c =

250

Kg/cm²

fs =

2000

fc=

100

Kg/cm²

n=

Es/ Ec=

Kg/cm² 9.211

Es = 2039000 Kg/cm² Ec= 14000 ? f'c = 221359 Kg/cm² ELEMENTOS MECANICOS (DE LA CORRIDA EN SAP 2000) M max ( - ) =

175.49

Ton-m

M max ( + ) =

89.43

Ton-m

V max =

148.77

Ton

1) Revisión del peralte efectivo Dónde: d=

MT = Momento de diseño en kg - cm b= 128 cm

2 x MT K x J x b x fc K=

d=

2 x 137.74 x 100000 14.11 x 0.895 x 128 x 100

H=

87.33

d +r =

87.33

1 1+

K=

0.315326

J=

1 -

J=

0.895

+

8

fs n*fc

1+ (

2000 9.211 ) x(100)

K 3

=

1 -

0.315 3

=

=

95.33

cm

<

100

Ok, el peralte propuesto del cabezal es adecuado y se tomará como H=

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

1

=

100

0.895

cm

cm

184

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

2) Cálculo del area de acero para momento negativo PARRILLA SUPERIOR As =

MT fs x J x d donde, MT = Momento de diseño en kg - cm fs =

2000 Kg/cm²

j=

0.895

d = H - r = 100 -

As = 2000

175.49 x

x

100000 0.895

= x

8

106.56

=

92

cm

cm²

92

Proponiendo Varillas del

10C

as =

7.92

cm²

Proponiendo Varillas del

8C

as =

5.07

cm²

Numero de Varillas

No. Vars. =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

As as

14

Varillas

10C

22

Varillas

8C

185

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Considerando el area de acero minima para flexión, obtenemos : As min.=

14 fy

=

As min.=

0.0033

x

128

as =

5.07 cm

8C

Proponiendo Vars.

No. Vars. =

0.0033 b d

x

92

=

38.86

cm

2

2

As as

PARRILLA SUPERIOR

8

RIGE ACERO POR FLEXIÓN:

Varillas

8C

Se colocarán 14 varillas del 10C, lo cual es mayor que el acero mínimo.

3) Cálculo del area de acero para momento positivo PARRILLA INFERIOR As =

MT fs x J x d

donde, MT = Momento de diseño en kg - cm

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

fs =

2000 Kg/cm²

j=

0.895

d=

92

2

cm

186

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

As =

89.43 x

2000

x

100000 0.90

U. V. – F. I. C.

= x

54.00

cm

38.86

cm

2

92

Proponiendo Varillas del

10C

as =

7.92

cm²

Proponiendo Varillas del

8C

as =

5.07

cm²

Numero de Varillas

No. Vars. =

As as

7

Varillas

10C

11

Varillas

8C

Considerando el area de acero minima para tension, obtenemos :

As min.=

14 FY

=

0.0033 b d

As min.=

0.0033

x

128.00

Proponiendo Vars.

8C

No. Vars. =

as =

5.07 cm

x

92

=

2

2

As as

PARRILLA INFERIOR

8 RIGE ACERO POR FLEXIÓN:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

Varillas

8C

Ok

Se colocarán 7 varillas del 10C, lo cual es mayor que el acero mínimo.

187

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

E) REVISION POR CORTANTE V=

P bxd

Vperm.=

=

0.3

148770 128 x 92

f'c

12.63 kg / cm

=

=

4.74

2

>

kg / cm

12.63

2

kg / cm

2

4.74 kg / cm

2

REQUIERE REFUERZO POR CORTANTE !

Considerando que es tomado totalmente por los estribo obtenemos :

Si estribos de

4C

S=

en

4

ramas

as x No. ramas x fs x J x d Vmax

S=(

1.27 )x( 4) x ( 2000

ESTRIBOS

Se colocaran estribos del 4C de 4 ramas del cortante

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

4C

EN

@

10

as =

1.27

cm

2

2

-0.5

)x( 148770

0.90

)x(

92

) -0.5=

4

ramas

@

5

cm

5

cm

, debido a que el concreto contribuye a tomar parte

188

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

F) DISEÑO DE LA COLUMNA EMPUJE DE TIERRAS ( Grupo I ) El empuje de materiales confinados por metro lineal se determina con la siguiente formula : Teoria de Rankine :

PT =

g

h (1 - sen (1 + sen

u ) u )

Donde, g = 1.60 ton / m 3 u = 33.42° (Angulo de reposo de relleno comun, talud 1.5:1)

PT =

1.6 h (1 - sen 33.42° ) (1 + sen 33.42° )

PT = 1.6 x 0.286 x h

PT = 0.458 x h Si,

ET =

PT h 2

ET = 0.229 ( h )

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

2

189

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

1) Empuje de tierras en las columnas exteriormente P1 =

0.458

x

0.60

=

0.27

ET1 =

0.27

x

2.72

=

0.73

P2 =

0.458

x

2.72

=

1.25

ET2 =

0.229

x

2.72

P3 =

1.52

Ton / m2

ET3 =

1.52

x

10.56

ET4 =

0.229

x

10.56

2

=

= 2

Ton / m2 Ton Ton / m2

1.69

Ton

16.05

Ton

= 25.54

Ton

Empuje de tierras considerando como 1.5 veces el area expuesta de las columnas

ET1 =

0.73

x

9.70

=

7.08

Ton

ET2 =

1.69

x

9.70

=

16.39

Ton

ET3 =

16.05

x

1.20

x

1.50

x

3.00

=

86.67

Ton

ET4=

25.54

x

1.20

x

1.50

x

3.00

=

137.92

Ton

3) Elementos mecanicos CONCEPTO

FUERZA (Ton)

BRAZO (m)

MOMENTO (Ton-m)

ET1

7.08

11.92

84.39

ET2

16.39

11.47

187.99

ET3

86.67

5.28

457.62

ET4

137.92

3.52

485.48 1215.48

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

Ton-m

190

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Para una columna FV =

198.02

+

120.15

+

FV cm =

333.06

x

1.30

=

432.98

Ton

FV cv =

120.15

x

2.17

=

260.73

Ton

FV TOTAL =

693.71

Ton

FV =

693.71 3

=

231.24

Ton / columna

1215.48 3

=

405.16

Ton - m / columna

Mmax =

FV =

231.24

Mmax =

405.16

49.06

+

85.98

=

453.21

Ton

Ton / columna

Ton - m / columna

G) DISEÑO DE LA COLUMNA ( Transversal ) a) Grupo VII La estructura esta localizada en la zona sísmica B , con un suelo tipo II , por lo tanto, según la regionalizacion sísmica de la Republica Mexicana del manual de la Comisión Federal de Electricidad obtenemos: Coeficiente Sismico =

0.30

Factor de ductilidad =

2

Factor de Importancia =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

1.50

191

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

a) Obtencion de Fuerza Sísmica

R cm =

198.02

Ton

R cab. =

49.06

Ton

R col. =

85.98

Ton

333.06

Ton

Fza Sísm. Super.=

1.50

x

0.30

x

247.08

=

55.59

Ton

85.98

=

19.35

Ton

2 Fza Sísm. col =

1.50

x

0.30

x 2

Por lo tanto, 2

P=

33.00

w=

5.06

P1 =

28.66

Ton

A1 =

1.13

m

Ton/m

A2 =

1.28

m

2 4

I1 =

0.10

m

I2 =

0.11

m

2

Ton

3

2 22

2

FUERZAS DE SISMO TRANSVERSAL

Fst= 2

F Sis. Transv. Sup.=

55.59

Ton

F Sis. Transv. cab.=

19.35

Ton

F Sis. Transv=

74.94

Ton

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

4 2

2

74.94 22

22

2

ton 3

2

2

22

2

2

192

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

H) DISEÑO DE LA COLUMNA EMPUJE DE TIERRAS ( Grupo I ) (CARGA VIVA) El empuje de materiales confinados por metro lineal se determina con la siguiente formula : Teoria de Rankine :

PT =

g

h (1 - sen (1 + sen

u ) u )

Donde, g = 1.60 ton / m 3 u = 33.42° (Angulo de reposo de relleno comun, talud 1.5:1)

PT =

1.6 h (1 - sen 33.42° ) (1 + sen 33.42° )

PT = 1.6 x 0.286 x h

PT = 0.458 x h Si,

ET =

PT h 2

ET = 0.229 ( h )

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

2

193

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

1) Empuje de tierras en las columnas exteriormente P1 =

0.458

x

0.60

=

0.27

ET1 =

0.27

x

2.72

=

0.73

P2 =

0.458

x

2.72

=

1.25

ET2 =

0.229

x

2.72

P3 =

1.52

Ton / m2

ET3 =

1.52

x

10.56

ET4 =

0.229

x

10.56

2

=

= 2

=

Ton / m2 Ton Ton / m2

1.69

Ton

16.05

Ton

25.54

Ton

Empuje de tierras considerando como 1.5 veces el area expuesta de las columnas

ET1 =

0.73

x

9.70

=

7.08

Ton

ET2 =

1.69

x

9.70

=

16.39

Ton

ET3 =

16.05

x

1.20

x

1.50

x

3.00

=

86.67

Ton

ET4=

25.54

x

1.20

x

1.50

x

3.00

=

137.92

Ton

3) Elementos mecanicos CONCEPTO

FUERZA (Ton)

BRAZO (m)

MOMENTO (Ton-m)

ET1

7.08

11.92

84.39

ET2

16.39

11.47

187.99

ET3

86.67

5.28

457.62

ET4

137.92

3.52

485.48

ET5

0.00

3.15

0.00 1215.48

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

Ton-m

194

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Para una columna FV =

198.02

+

120.15

+

FV cm =

333.06

x

1.30

=

432.98

Ton

FV cv =

120.15

x

2.17

=

260.73

Ton

FV TOTAL =

693.71

Ton

FV =

693.71 3

=

231.24

Ton / columna

1215.48 3

=

405.16

Ton - m / columna

Mmax =

FV =

231.24

Mmax =

405.16

49.06

+

85.98

=

453.21

Ton

Ton / columna

Ton - m / columna

ELEMENTOS DE DISEÑO DE EMPUJE DE TIERRAS (CM + CV) FV =

231.24

MD cm =

405.16

x

1.30

=

526.708

Ton - m / columna

MD cv =

0.00

x

2.17

=

0.00

Ton - m / columna

MD T =

526.71

Ton - m / columna

FV =

231.24

Ton / columna

MD =

526.71

Ton - m / columna

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

Ton / columna

195

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

G) ANALISIS DE LA COLUMNA ( Longitudinal ) a) Grupo VII

La estructura esta localizada en la zona sísmica B , con un suelo tipo II , por lo tanto, según la regionalizacion sísmica de la Republica Mexicana del manual de la Comisión Federal de Electricidad obtenemos:

Coeficiente Sismico =

0.30

Factor de ductilidad =

2

Factor de Importancia =

1.50

a) Obtencion de Fuerza Sísmica

R cm =

198.02

Ton

R cab. =

49.06

Ton

R col. =

85.98

Ton

333.06

Ton

Fza Sísm. Super.=

1.50

x

0.30

x

247.08

=

55.59

Ton

85.98

=

19.35

Ton

2 Fza Sísm. col =

1.50

x

0.30

x 2

Por lo tanto,

PARA UNA COLUMNA Fza. Sismica. Sup.=

55.59 3

Fza. Sismica col. =

19.35 3 24.98

3

Fza. Sismica col. =

=

18.53

Ton

6.45

Ton

2 22

=

2

2

Ton/col 2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

22

22 2

3

2

2

22

2 2

196

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

MOMENTO DE SISMO LONGITUDINAL POR COLUMNA h= M Sis. Long. Col.=

M Sismo Long. Col.=

11.06

m

24.98

x

276.28

11.06

=

276.28 Ton - m

Ton - m / col

24.98 ton/col

1.0

10.56

Mcol= 276.28 ton-m/col

Fuerza Sísmica Longitudinal (Dimenciones en metros)

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

197

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

DATOS DEL SISMO EMPUJE DE TIERRAS MOMENTO TRANSVERSAL MOMENTO LONGITUDINAL FUERZA VERTICAL TRANSV. FUERZA VERTICAL LONG. FUERZA VERTICAL CM TRANSV. FUERZA VERTICAL CM LONG. FACTOR DE DUCTILIDAD TRANSV. FACTOR DE DUCTILIDAD LONG. CONCRETO ACERO DE REFUERZO DIAMETRO DE COLUMNAS AREA DE ACERO DIAMETRO DE VARILLAS No. DE VARILLAS

405.16 74.94 276.28 316.37 94.91 109.51 109.51 3 2 250 4200 1.2 202.80 8C 40

Ton-m Ton-m Ton-m Ton Ton Ton Ton

AXIAL DE SISMO AXIAL DE CM

Kg/cm2 Kg/cm2 m cm2

Combinaciones de carga para análisis estructural: COMB. 1 =

1.5 (CM+Cv+i + ET)

COMB. 2 =

1.3 (CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 3 =

1.3 (CM + ET + 0.333Sx + Sy)

COMB. 4 =

1.3 (0.75CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 5 =

1.3 (0.75CM + ET + 0.333Sx + Sy)

Dónde: CM : Cv+i : ET : Sx : Sy :

Carga muerta de los elementos estructurales (superestructura, cabezal, bancos, topes, etc) Carga viva e impacto Empuje de tierras ocasionado por el terraplén y conos de derrame Sísmo transverzal aplicado en el cabezal del marco Sísmo longitudinal aplicado en el marco

ELEMENTO Mmax+ MmaxVmax *

ELEMENTOS MECÁNICOS OBTENIDOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL CM COMB. 1 COMB. 2 COMB. 3 COMB. 4 COMB. 5 49.31 12.84 25.33 85.76 32.92 89.43 9.87 64.1 119.28 129.55 102 175.49 61.38 79.79 148.77 142.77 105.65 125.43

Mmax 4.64 6.03 -10.88 -139.01 Vmax 2.25 2.94 5.27 162.76 N 0.73 0.95 1.71 31.91 * La fuerza cortante en el cabezal se tomó al paño de la columna.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

-50.32 56.15 11.25

-137.51 162.03 31.66

CABEZAL

COLUMNA

198

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

REVISION DE COLUMNAS

M Transv. =

M long. =

74.94 3.00

=

24.98

Ton-m

276.28 2.00

=

138.14

Ton-m

M Transv. Diseño =

447.30

Ton-m

P=

316.37

Ton

M Long. Diseño =

543.35

Ton-m

P=

94.91

Ton

316.37

=

425.88

Ton

316.37

=

-206.86

Ton

94.91

=

204.42

Ton

94.91

=

14.60

Ton

SISMO TRANVERSAL a) Condicion No. 1 (+) M=

447.30

Ton-m

P=

109.51

+

M=

447.30

Ton-m

P=

109.51

-

M=

543.35

Ton-m

P=

109.51

+

M=

543.35

Ton-m

P=

109.51

-

b) Condicion No. 2 (-)

SISMO LONGITUDINAL a) Condicion No. 1 (+)

b) Condicion No. 2 (-)

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

199

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ELEMENTOS DE DISEÑO

F´c =

24.51

Mpa

Fy =

411.76

Mpa

Diametro col.=

1200

mm

Diam. Vars. =

8C

mm

No. vars.

40

ELEMENTO

TRANSVERSAL 1a. 2a.

LONGITUDINAL 1a. 2a.

EMPUJE TIERRA 1a

MOMENTO

4388.01

4388.01

5330.26

5330.26

5167.03

FUERZA

4177.88

-2029.30

2005.36

143.23

2268.46

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

200

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

REVISION DE CAPACIDAD DE CARGA DE LA PILA DE CONCRETO REFORZADO A) DESCRIPCIÓN El Pila se diseñara para soportar una superestructura de 6 trabes de concreto reforzado de 23.68 m de claro, con losa de concreto reforzado de 10.00 m de ancho total, que permite el paso de 2 bandas de circulacion de camion T3-S2-R4 B) ANALISIS DE CARGAS. 1) Carga muerta claro 1 Losa =

0.20

x

10.00

x

12.14

x

2.40

=

58.27

Ton

0.497

x

6.00

x

12.14

x

2.40

=

86.88

Ton

Carp. Asfaltica =

0.12

x

7.20

x

12.14

x

2.20

=

23.08

Ton

Par. y Guar. Int. =

0.00

x

2.00

x

12.14

=

0.00

Ton

Par. y Banq. Ext. =

0.86

x

2.00

x

12.14

=

20.88

Ton

Diafragma =

0.50

x

5.00

x

1.50

x

9.00

Ton

Trabe =

2.40

Rcm =

2) Carga muerta claro 2 Losa =

=

198.11

Ton

0.20

x

10.00

x

6.14

x

2.40

=

29.47

Ton

0.497

x

6.00

x

6.14

x

2.40

=

43.94

Ton

Carp. Asfaltica =

0.12

x

7.20

x

6.14

x

2.20

=

11.67

Ton

Par. y Guar. Int. =

0.00

x

2.00

x

6.14

=

0.00

Ton

Par. y Banq. Ext. =

0.86

x

2.00

x

6.14

=

10.56

Ton

Diafragma =

0.50

x

5.00

x

1.50

x

9.00

Ton

Trabe =

2.40

Rcm =

Rcm =

302.75

=

104.64

Ton

Ton

3) Carga viva + Impacto Considerando un camion T3-S2-R4 Rcv =

45.58

Rcv =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

x

118.51

en

2

2

x

carriles de circulacion 1.00

x

1.30

=

118.51

Ton

Ton

201

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

Carga viva peatonal =

0.293

x

Rcvp =

2.00

x

10.71

U. V. – F. I. C.

18.28

=

10.71

Ton

9.30

x

2.40

=

Ton

4) Peso propio, cabezal y muro

Peso cabezal =

1.40

x

1.20

Peso de sobrespesor =

0.00

Ton

Peso bancos =

0.95

Ton

x

Wpp =

37.50

Ton

38.45

Ton

25.13

Ton

75.39

Ton

4) Peso columnas 2

w columnas =

3.1416

x

0.60

x

w columnas =

25.13

x

3.00

=

9.26

x

75.39

2.40

=

Ton

Wcol. =

RESUMEN DE CARGAS

1 ) REACCION DE CARGA MUERTA (Rcm) =

302.75

Ton

2 ) REACCION DE CARGA VIVA (Rcv + I) =

129.22

Ton

3 ) PESO PROPIO CAB. ( Wpp) =

38.45

Ton

4 ) PESO DE COLUMNAS (W Col.) =

75.39

Ton

545.81 3.00

Ton

181.94

Cap. Carga Resistente =

200.00 Ton / pilastron

Cap. Carga actuante =

181.94 Ton / pilastron

Pil Ton / Pil

¡ESFUERZOS CORRECTOS!

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

202

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

2.-OBTENCION DE LOS ELMENTOS MECANICOS Para obtener los elementos mecánicos del marco que forman las pilas con el cabezal, se hizo empleo de programa de análisis estructural “SAP2000”, que corresponde a un programa de análisis estructural de sap 2000 editado por Computers and Structures, Inc. 1995 University Avenue Berke ley, California 94704 USA El modelo del marco que forma las pilas con el cabezal, sobre el cual descansan las trabes con su respectiva carga, es el siguiente:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

203

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Combinaciones de carga para análisis estructural: COMB. 1 =

1.5 (CM+Cv+i + ET)

COMB. 2 =

1.3 (CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 3 =

1.3 (CM + ET + 0.333Sx + Sy)

COMB. 4 =

1.3 (0.75CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 5 =

1.3 (0.75CM + ET + 0.333Sx + Sy)

Dónde: CM : Cv+i : Sx : Sy : P:

Carga muerta de los elementos estructurales (superestructura, cabezal, bancos, topes, etc) Carga viva e impacto Sísmo transverzal aplicado en el cabezal del marco Sísmo longitudinal aplicado en el marco Carga muerta de las Trabes W= P= Sx Sy=

ELEMENTO Mmax+ MmaxVmax *

4.13 72 84.32 33.14

t/m t/m t/m t/m

ELEMENTOS MECÁNICOS OBTENIDOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL CM COMB. 1 COMB. 2 COMB. 3 COMB. 4 COMB. 5 1.95 14.27 203.89 64.26 205.26 65.63 5.64 20.52 214.19 74.98 212.52 73.61 7.79 106.52 106.25 42.77 108.38 40.03

Mmax -0.18 -4.37 -232.78 77.53 Vmax 0.87 2.15 242.41 80.74 N 0.214 0.53 38.45 120.8 * La fuerza cortante en el cabezal se tomó al paño de la columna.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

-232.78 242.41 38.44

77.53 80.73 12.8

CABEZAL

COLUMNA

204

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ESTRUCTURA : PUENTE "CONGRESO - SAN NICOLAS" DISENO DE PILA DE CONCRETO

b1 b2 b2' b3 b4 b5

0.70 0.70 0.00 0.00 0.00 0.00

1.40 0.00

HT h1 h2 h3 h4 h5

13.56 9.10 3.26 1.20 0.00 0.00

13.56 12.96 0.00

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

DATOS GENERALES ANCHO TOTAL 10.00 m ANCHO DE CALZADA 7.20 m ANCHO DEL CABEZAL 9.30 m LONGITUD TOTAL 36.00 m CLARO DE DISEÑO 1 24.28 m CLARO DE DISEÑO 2 12.28 m ESPESOR DE LOSA 0.20 m ESPESOR DE CARPETA 0.12 m No. TRABES 1 6 No. TRABES 2 6 SEPARACION ENTRE TRABES 1 1.60 m SEPARACION ENTRE TRABES 2 1.60 m AREA DE TRABE 1 0.497 m2 AREA DE TRABE 2 0.497 m2 PERALTE TRABE 1 1.35 m PERALTE TRABE 2 1.35 m PESO DE DIAFRAGMA 1 1.650 ton PESO DE DIAFRAGMA 2 1.650 ton PESO DE PAR. Y GUARN. INT. 0.00 ton PESO DE PAR. Y BANQ. EXT. 0.86 ton Vmax CARGA VIVA 45.58 ton CARGA VIVA PEATONAL 0.293 ton/m2 ANCHO DE BANQUETAS 1.00 m No. CARRILES 2.00 REDUCCION POR CARRILES 1.00 TIPO DE CAMION T3-S2-R4 No.COLUMNAS 3 DIAMETRO COLUMNAS 1.20 m SOBRE ESPESOR CABEZAL 0.00 ton BANCOS 0.95 ton ESVIAJAMIENTO 0.00 ° RECUBRIMIENTO EN CABEZAL 0.08 m RECUBRIMIENTO EN COLUMNAS 0.08 m MOMENTO MAXIMO ( - ) CABEZAL 214.19 Ton-m MOMENTO MAXIMO ( + ) CABEZAL 205.26 Ton-m CORTANTE MAXIMO CABEZAL 108.31 Ton ESTRIBOS 4 Ramas ZONA SISMICA B II COEFICIENTE SISMICO 0.30 FACTOR DE DUCTILIDAD 2.00 FACTOR DE IMPORTANCIA 1.50

214.19

205

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

DISEÑO DE PILA DE CONCRETO REFORZADO

A) DESCRIPCIÓN La Pila se diseñara para soportar una superestructura de 6 trabes de concreto reforzado de 23.68 m de claro, con losa de concreto reforzado de 10.00 m de ancho total, que permite el paso de 2 bandas de circulacion de camion T3-S2-R4

B) ANALISIS DE CARGAS. 1) Carga muerta claro 1 Losa =

0.20

x

10.00

x

12.14

x

2.40

=

58.27

Ton

Trabe =

0.497

x

6.00

x

12.14

x

2.40

=

86.88

Ton

Carp. Asfaltica =

0.12

x

7.20

x

12.14

x

2.20

=

23.08

Ton

Par. y Guar. Int. =

0.00

x

2.00

x

12.14

=

0.00

Ton

Par. y Banq. Ext. =

0.86

x

2.00

x

12.14

=

20.88

Ton

0.495

x

5.00

x

1.50

x

9

Ton

Diafragma =

2.40

Rcm =

198.11

Ton

2) Carga muerta claro 2 Losa =

0.20

x

10.00

x

6.14

x

2.40

=

29.47

Ton

Trabe =

0.497

x

6.00

x

6.14

x

2.40

=

43.94

Ton

Carp. Asfaltica =

0.12

x

7.20

x

6.14

x

2.20

=

11.67

Ton

Par. y Guar. Int. =

0.00

x

2.00

x

6.14

=

0.00

Ton

Par. y Banq. Ext. =

0.86

x

2.00

x

6.14

=

10.56

Ton

0.495

x

5.00

x

1.50

x

9

Ton

Diafragma =

2.40

Rcm =

Rcm =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

302.75

=

104.64

Ton

Ton

206

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

3) Carga viva + Impacto Considerando un camion T3-S2-R4 Rcv =

45.58

x

Rcv = Carga viva peatonal =

0.293

en

2

2

x

118.51 x

Rcvp =

carriles de circulacion 1.00

x

1.30

=

18.28

=

10.71

Ton

9.30

x

2.40

=

118.51

Ton

37.50

Ton

38.45

Ton

33.55

Ton

100.65

Ton

Ton

2.00

x

10.71

Ton

4) Peso propio, cabezal y muro

Peso cabezal =

1.40

x

1.20

Peso de sobrespesor =

0.00

Ton

Peso bancos =

0.95

Ton

x

Wpp =

4) Peso columnas 2

w columnas =

3.1416

x

0.60

x

w columnas =

33.55

x

3.00

=

12.36

x

100.65

2.40

=

Ton

Wcol. =

RESUMEN DE CARGAS

1 ) REACCION DE CARGA MUERTA (Rcm) =

302.75

Ton

2 ) REACCION DE CARGA VIVA (Rcv + I) =

129.22

Ton

38.45

Ton

100.65

Ton

3 ) PESO PROPIO CAB. ( Wpp) = 4 ) PESO DE COLUMNAS (W Col.) =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

207

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

B) DISEÑO DEL CABEZAL

2

P=

72.00

Ton

A1 =

1.13 m

w=

4.13

Ton/m

A2 =

1.68 m

2 4

I1 =

0.10 m

I2 =

0.20 m

2

4 2

C) DISEÑO A FLEXION DEL CABEZAL

Las fórmulas empleadas en el diseño a flexión se basan en la teoria de que los esfuerzos de compresión son resistidos por el concreto, mientras el acero de refuerzo resiste todos los esfuerzos de tensión.

Las constantes del concreto son las siguientes:

f 'c =

250

Kg / cm

fc=

100

Kg / cm

2

fs =

2000

n=

10.0

Kg / cm

2 2

2

ELEMENTOS MECANICOS M max ( - ) =

214.19

Ton-m

M max ( + ) =

205.26

Ton-m

V max =

108.31

Ton

1) Revisión del peralte efectivo

d=

MT K xb donde, MT = Momento de diseño en kg - cm K= 13.58 b= 140 cm

d=

21419000

=

106

+

8

=

114

cm

120

cm

13.58 x b

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

208

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

2) Cálculo del area de acero para momento negativo PARRILLA SUPERIOR

As =

MT fs x J x d donde, MT = Momento de diseño en kg - cm

As = 2000

214.19 x

x

100000 0.90 x

fs =

2000 Kg / cm

j=

0.90

d=

112

=

2

cm

106.25

cm

2

112

Proponiendo Varillas del

8C

as =

5.07 cm

Proponiendo Varillas del

10C

as =

7.92 cm

2

2

Numero de Varillas

No. Vars. =

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

As as

21

Varillas

8C

14

Varillas

10C

209

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

2) Cálculo del area de acero para momento negativo PARRILLA INFERIOR

As =

MT fs x J x d

2

donde,

2

MT = Momento de diseño en kg - cm

As = 2000

205.26 x

x

100000 0.90 x

fs =

2000

j=

0.90

d=

112

=

0

cm

101.82

cm

2

112

Proponiendo Varillas del

8C

as =

5.07 cm

Proponiendo Varillas del

10C

as =

7.92 cm

2

2

Numero de Varillas

No. Vars. =

As as

21

Varillas

8C

13

Varillas

10C

2

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

210

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

Proponiendo Varillas del

8C

as =

5.07 cm 2

Proponiendo Varillas del

10C

as =

7.92 cm

2

Numero de Varillas

No. Vars. =

As as

21

Varillas

8C

13

Varillas

10C

Considerando el area de acero minima para tension, obtenemos :

As min.=

14 FY

=

0.0033 b d

As min.=

0.0033

x

140.00

Proponiendo Vars.

10C

No. Vars. =

as =

x

7.92 cm

112

=

51.74

cm

2

2

As as

PARRILLA INFERIOR

7

RIGE ACERO POR FLEXIÓN:

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

Varillas

10C

Se colocarán 13 varillas del 10C, lo cual es mayor que el acero mínimo.

211

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

E) REVISION POR CORTANTE

V=

P bxd

Vperm.=

=

0.3

108310 140 x 112

f'c

=

6.91 kg / cm

2

=

4.74 kg / cm

2

6.91

kg / cm

2

4.74 kg / cm

2

SI REQUIERE REFUERZO POR CORTANTE !

Considerando que es tomado totalmente por los estribo obtenemos :

Si estribos de

4C

S=

en

4

ramas

as =

1.27

cm

2 2

as x No. ramas x fs x J x d Vmax

S=

9

cm

ESTRIBOS

4C

EN

@

9

Se colocaran estribos del 4C de 4 ramas

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

4

ramas

@

9

cm

, debido a que el concreto contribuye a tomar parte del cortante

212

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

F) DISEÑO DE LA COLUMNA (Transversal) a) Grupo VII La estructura esta localizada en la zona sísmica B , con un suelo tipo II , por lo tanto, según la regionalizacion sísmica de la Republica Mexicana del manual de la Comisión Federal de Electricidad obtenemos: Coeficiente Sismico =

0.30

Factor de ductilidad =

2

Factor de Importancia =

1.50

a) Obtencion de Fuerza Sísmica

R cm =

302.75

Ton

R cab. =

38.45

Ton

R col. =

100.65

Ton

441.85

Ton

Fza Sísm. Super.=

1.50

x

0.30

x

341.20

=

76.77

Ton

100.65

=

22.65

Ton

2 Fza Sísm. col =

1.50

x

0.30

x 2

Por lo tanto, 2

P=

50.46

w=

4.13

P1 =

33.55

Ton

A1 =

1.13 m

Ton/m

A2 =

1.68 m

2 4

I1 =

0.10 m

I2 =

0.20 m

2

Ton

Fza Sísm. Super.= Fza Sísm. col =

4 2

76.77 7.55

Fst=

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

Ton

Fst=

84.32 ton

Ton

84.32

213

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

G) ANALISIS DE LA COLUMNA ( Longitudinal ) a) Grupo VII La estructura esta localizada en la zona sísmica B , con un suelo tipo II , por lo tanto, según la regionalizacion sísmica de la Republica Mexicana del manual de la Comisión Federal de Electricidad obtenemos: Coeficiente Sismico =

0.30

Factor de ductilidad =

2

Factor de Importancia =

1.50

a) Obtencion de Fuerza Sísmica R cm =

302.75

Ton

R cab. =

38.45

Ton

R col. =

100.65

Ton

441.85

Ton

Fza Sísm. Super.=

1.50

x

0.30

x

341.20

=

76.77

Ton

100.65

=

22.65

Ton

2 Fza Sísm. col =

1.50

x

0.30

x 2

Por lo tanto, PARA UNA COLUMNA Fza. Sismica. Sup.= 76.77 3 Fza. Sismica col. = 22.653 3

= 2 =2 2

25.59

Ton

7.55 1

=

7.55

2 22 2 Fza. Sismica col. = 33.14 Ton MOMENTO DE SISMO LONGITUDINAL POR COLUMNA

h= M Sis. Long. Col.= M Sismo Long. Col.=

12.96

m

33.14

x

429.49

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

12.96

=

2

Ton

3

2

2

22

22

2

2 2

429.49 Ton - m

Ton - m / col

214

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

DATOS DEL SISMO

MOMENTO TRANSVERSAL MOMENTO LONGITUDINAL FUERZA VERTICAL TRANSV. FUERZA VERTICAL LONG. FUERZA VERTICAL CM TRANSV. FUERZA VERTICAL CM LONG. FACTOR DE DUCTILIDAD TRANSV. FACTOR DE DUCTILIDAD LONG. CONCRETO ACERO DE REFUERZO DIAMETRO DE COLUMNAS AREA DE ACERO DIAMETRO DE VARILLAS No. DE VARILLAS

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

180.41 429.49 72.34 21.70 185.31 185.31 3 2 250 4200 1.5 182.52 8C 26

Ton-m Ton-m Ton Ton Ton Ton

Kg/cm2 Kg/cm2 m cm2

215

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

REVISION DE COLUMNAS

M Transv. =

180.41 3.00

=

60.14

Ton-m

M long. =

429.49 2.00

=

214.75

Ton-m

M Transv. Diseño =

88.13

Ton-m

P=

72.34

Ton

M Long. Diseño =

215.51

Ton-m

P=

21.70

Ton

72.34

=

257.65

Ton

72.34

=

112.97

Ton

21.70

=

207.01

Ton

21.70

=

163.61

Ton

SISMO TRANVERSAL a) Condicion No. 1 (+) M=

88.13

Ton-m

P=

185.31

+

M=

88.13

Ton-m

P=

185.31

-

M=

215.51

Ton-m

P=

185.31

+

M=

215.51

Ton-m

P=

185.31

-

b) Condicion No. 2 (-)

SISMO LONGITUDINAL a) Condicion No. 1 (+)

b) Condicion No. 2 (-)

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

216

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

ELEMENTOS DE DISEÑO

F´c =

24.51

Mpa

Fy =

411.76

Mpa

Diametro col.=

1500

mm

Diam. Vars. =

8C

mm

No. vars.

25

ELEMENTO

TRANSVERSAL 1a. 2a.

LONGITUDINAL 1a. 2a.

MOMENTO

864.56

864.56

2114.15

2114.15

FUERZA

2527.55

1108.24

2030.77

1605.01

CALCULO DE AREA NECESARIA "As" As=p*π*r2 A=.015 x 3.1416 x (52)2

=

Proponiendo varillas de 8c

as=

No. Varillas =

As = as

126.38 5.07

126.38496

5.07

=

25

Varillas del 8c

Separacion de las Varillas S=π x r x 2 No varillas

=

3.1416 x 52 x 2 = 25

326.7264 25

=

13.06906

Varillas 8c @ 13 cm

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

217

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS

U. V. – F. I. C.

4.11. SUBESTRUCTURA Para e desarrollo de los elementos mecánicos que comprenden a la subestructura se considero lo siguiente: 1. Para los caballetes ( En particular para el caballete No. 1 ) se considera dos tipos de cargas: a) Cargas verticales; dentro de estas cargas se considero la carga muerta de la superestructura ( Losa, Trabes, carpeta asfáltica, parapeto, guarnición, banqueta y diafragma) correspondiente a la mitad del claro largo de 24.28 m, la carga viva de acuerdo al tipo de vehículos que circularan por el puente (T3-S2-R4), así como la carga viva peatonal y el peso propio del caballete (pilastras, cabezal, aleros, diafragma, y bancos de apoyo) obtenidos los siguientes resultados:  Carga muerta de la superestructura. Losa = 116.54 Ton Trabe = 173.77 Ton Carp. Asfáltica = 46.15 Ton Diafragma = 15.93 Ton Peso total = 394.15/2=197.075 Ton  Carga viva correspondiente a un camión tipo T3-S2-R4 para 2 carriles de circulación. Rcv = 96.33 Ton  Carga viva peatonal Rcvp = 7.11 Ton Por lo que. La carga viva + impacto considerada en el caballete es: Rcv + I = (Rcv + I) + Rcvp = (96.33 x 1.24) + 7.11 Rcv + I= 126.56 Ton  Peso propio del caballete Peso del cabezal Peso Diaf. y ménsula Peso aleros Peso bancos Peso de la pilastras Peso total

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

=29.80 Ton =12.01 Ton =6.20 Ton =0.95 Ton =85.98 Ton =134.94 Ton

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b) Cargas horizontales; dentro de estas cargas se considero el empuje de tierras en dos modalidades; esto es empuje de tierras de sobre carga y empuje de tierras con una sobre carga de 0.60 m; obtenido los siguientes resultados:  Empuje de tierras sin sobre carga ET = 16.01 Ton  Empuje de tierras considerando una sobrecarga de 0.60 m. ETS = 23.30 Ton Así mismo, se considero la fuerza sísmica por carga muerta que actúa al nivel del terreno natural, partiendo de la estructura y el tipo de suelo.  Fuerza sísmica transversal. FSISM. TRANSV = 36.91 Ton FSISM. TRANSV = 4.30 Ton 2. Para la pila No 2 al igual que para el caballete se considera dos tipos de cargas: a) Cargas verticales; dentro de estas cargas se considero la carga muerta de la superestructura ( Losa, Trabes, carpeta asfáltica, parapeto, guarnición, banqueta y diafragma) correspondiente a la mitad del claro largo de 24.28 m, y a la mitad del claro corto de 12.28 m la carga viva de acuerdo al tipo de vehículos que circularan por el puente (T3-S2-R4), así como la carga viva peatonal y el peso propio de la pila (pilastras, cabezal y bancos de apoyo) obtenidos los siguientes resultados:  Carga muerta de la superestructura. Claro de 24.28 m Losa Trabe Carp. Asfáltica Par-Guar-Banq. Diafragma Peso total

= 58.27 Ton = 86.88 Ton = 23.08 Ton = 20.88 Ton = 9.00 Ton = 198.11 Ton

Claro de 12.28 m Losa = 29.47 Ton Trabe = 43.94 Ton Carp. Asfáltica = 11.67 Ton Par-Guar-Banq. = 10.56 Ton Diafragma = 9.00 Ton Peso total = 198.11 Ton Por lo tanto, el peso total de carga muerta considerando debido ala superestructura es: PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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Peso total = 198.11+104.64 =302.75 Ton  Carga viva correspondiente a un camión tipo T3-S2-R4 para 2 carriles de circulación. Rcv = 119.46 Ton  Carga viva peatonal Rcvp = 10.71 Ton Por lo que. La carga viva + impacto considerada en el caballete es: Rcv + I = (Rcv + I) + Rcvp = (119.46 x 1.24) + 10.71 Rcv + I= 130.17 Ton  Peso propio del caballete Peso del cabezal =37.50 Ton Peso bancos =0.95 Ton Peso de la pilastras =100.65 Ton Peso total =139.10 Ton b) Cargas horizontales; dentro de estas cargas se considero el empuje de tierras obtenido los siguientes resultados:  Empuje de tierras ET =16.01 Ton Así mismo, se considero la fuerza sísmica por carga muerta que actúa al nivel del terreno natural, partiendo de la ubicación de la estructura y del tipo de suelo.  Fuerza sísmica transversal. FSISM. TRANSV = 55.31 Ton FSISM. TRANSV = 3.71 Ton

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4.12. SUBESTRUCTURA ANÁLISIS DEL SISMO. Antes de iniciar el análisis sísmico, es importante señalar que para efectos de evitar que el cálculo se vuelva repetitivo, solo se realizara el análisis sísmico transversal; esto debido a que, el análisis sísmico longitudinal ya fue calculado anteriormente en este mismo capítulo (Ver inciso IV.3 “análisis longitudinal por sismo”) Mencionando la anterior y con el conocimiento de que la estructura esta localizada en la zona sísmica B, con un suelo tipo II, por lo tanto, según la regionalización sísmica de la república mexicana del manual de la comisión federal de electricidad, obtenemos lo siguiente: Coeficiente sísmico © = 030 Factor de ductilidad (Q) 2 Factor de importancia = 1.50 Coeficiente sísmico de diseño =K = c/Q = 0.30/2 = 0.15 1. Fuerza sísmica transversal en el caballete No. 1 La fuerza sísmica transversal hasta el nivel del terreno natural esta determinada de la siguiente manera: FSISM.TRANSV.=K x Wpp Donde , Wpp=RCM +Peso cabezal + Peso diaf. Y ménsula + Peso aleros +Peso bancos FSISM TRANSV. = 0.15 X 246.04 = 36.91 Ton Cabe mencionar que esta fuerza sísmica transversal se considera que estará aplicada al nivel de la corona o cabezal. Por lo tanto, el brazo hasta el nivel del terreno natural será: Brazo = 1.00 m  Peso de una pilastra del nivel del terreno natural hasta el nivel de desplante. W de una pilastra = 3.1416 x (0.60)2 x 10.56 x 2.40 = 28.66 Ton  Fuerza sísmica debida a una pilastra  FSISM.TRANSV. = K x W de una pilastra = 0.15 x 28.66 = 4.30 Ton.  Fuerza sísmica por cada metro de pilastra.  W = FSISM PILASTRA = Long.Pilastra

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4.30 = 10.56

0.407 Ton/m

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4.13. SUBESTRUCTURA GRUPOS DE CARGAS CONSIDERADAS. El diseño de la subestructura (Caballetes No. 1 y 3 y pila No. 2) de este proyecto está regido por los grupos de cargas I y VII, de acuerdo a las especificaciones AASHTO, considerando 3 pilastras de 1.20 m de diámetro, con una capacidad de carga de 200 ton/m2 cada uno. 1. Para cada caballetes (En particular para el caballete No 1 ) se tiene las siguientes cargas por grupo: GRUPO I Cargas verticales que actúan sobre la pilastra (P): P = 124.20 Ton Suma de fuerzas horizontales a las que está sujeta la pilastra hasta el nivel del terreno natural; es decir, el empuje de tierras con sobrecargas (H): H = 7.77 Ton Momento de todas las fuerzas que actúan sobre arriba del terreno Natural (M): M = 0.88 Ton-m GRUPO VII Cargas verticales que actúan sobre la pilastra (P): P = 82.01 Ton Suma de fuerzas horizontales a las que está sujeta la pilastra hasta el nivel del terreno natural; es decir, el empuje de tierras sin sobrecargas (E T) mas la fuerza sísmica hasta el nivel del terreno natural (F SISM. TRANSV.): H = 17.64 Ton Momento de todas las fuerzas que actúan sobre arriba del terreno Natural (M): M = 10.99 Ton-m. 2. Para la pila No. 2 se tienen las siguientes cargas por grupo: Grupo I Cargas verticales que actúan sobre la pilastra (P): P = 157.44 Ton. Momento de todas las fuerzas que actúan arriba del terreno Natural (M): M = 4.59 Ton-m. PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA

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GRUPO VII Cargas verticales que actúan sobre la pilastra (P): P = 114.05 Ton. Suma de fuerzas horizontales a las que está sujeta la pilastra hasta el nivel del terreno natural; es decir, el empuje de tierras sin sobrecargas (E T) más la fuerza sísmica hasta el nivel del terreno natural (F SISM. TRANSV.): H = 18.44 Ton. Momento de todas las fuerzas que actúan sobre arriba del terreno Natural (M): M = 55.51 Ton-m.

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CAPITULO V

ELABORACION DE PLANOS

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ELABORACION DE PLANOS 5.1. ELABORACION DE LOS PLANOS RESPECTIVOS PARA CADA UNO DE LOS ELEMENTOS QUE FORMAN LA ESTRUCTURA GENERAL DEL PUENTE.

ANEXO E 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 Y 13

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ELABORACION DE PLANOS 5.2. ELABORACION DE PLANO GENERAL CON DATOS, ESPECIFICACIONES, RECOMENDACIONES DE CONTRUCCION Y CANTIDADES TOTALES DE OBRA.

ANEXO F

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CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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6.1. SE HARA UNA SINTESIS DE TODO EL TRABAJO Y SE DARAN SUGERENCIAS PARA FUTURAS APLICACIONES DE LOS ELEMENTOS USADOS DURANTE EL DESARROLLO DEL PROYECTO. En el desarrollo de estas memoria, nos dimos a la tarea de llevar a cabo una investigación lo más completas y detallada en la medida en la que nos fue posible; siempre con el mismo propósito de lograr obtener la información más importante y verídica, acorde a nuestras necesidades, para que de esta manera el resultado de este trabajo fuera lo mas semejantes a la realidad. A si mismo se pretende que esta información que aquí presentamos en conjunto con la ya existente a la fecha, sirva de apoyo a toda aquella persona que decida consultar a cerca de este tema, que corresponde a un área tan importante dentro de la ingeniería civil, como lo es en el área de caminos y puentes. Este trabajo de investigación prácticamente parte desde la historia de los puentes en México y en el mundo , hasta el en análisis y el diseño de cada uno de los elementos de la subestructura y la superestructura que conforman el puente que lleva por nombre Congreso - San Nicolás pasando con los antecedentes de del sitio de cruce que se encuentra ubicado en el kilometro 4+ 550.0 del tramo Puebla-limites de puebla /Tlaxcala de la carretera “Puebla –Teziutlan “ en el municipio de amozoc puebla , donde cruza el arroyo Axatl que nace aproximadamente a 20 km y desemboca a 50.00 km en el rio Atoyac los estudios del proyecto carretero; las características geométricas del tramo de localización del cruce; los estudios de campo previos al análisis y diseño ( estudios topográficos , hidráulicos, de cimentación , de construcción y de transito ), necesarios para determinar la longitud del puente, el tipo de cimentación, la profundidad de desplante, la obtención de los claros parciales , la elevación de rasante y la elección del tipo de subestructura y superestructura ; necesarios para poder llevar a cabo la elaboración los anteproyectos, de los que se obtuvo el proyecto definitivo el cual resulto ser el anteproyectos No. 2 mismo que presento las mejores condiciones económicas en comparación con el anteproyectos No. 1 aunque la funcionalidad estructural y factibilidad constructivas de cualquier elemento propuesto en los dos anteproyectos prácticamente es la misma. Con el objetivo de obtener un proyecto lo más apegado a la realidad, por lo que al análisis y diseño se refiere, nos auxiliamos de las normas técnicas complementarias ( para diseño y construcción de estructuras de concreto , para diseño por sismo y para diseño y construcción de cimentaciones) por los manuales de diseño de obras civiles por sismo y por viento de la comisión federal de electricidad (C.F.E.)por las distintas normas y especificaciones emitidas por la SECRETARIA DE COMUNICACIONES TRANSPORTES (S.C.T.) así como por las normas técnicas de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTACIÓN OFICIALS (AASHTO) . En resumen, de lo anteriormente desarrollado podemos concluir lo siguiente: La superestructura se diseño para 2 bandas de circulación. La subestructura, en particular las particular las pilastras se diseño con una forma geométrica que proporcionara funcionalidad, estabilidad y estática .Tomando en cuenta que las pilastras

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son las que absorben la mayor fuerza longitudinal, se proyectara para resistir las fuerzas mas desfavorables, teniendo como resultado una buena estabilidad tanto horizontal como vertical. La estructura se ubico en el mejor lugar, con respecto al trazo del camino, a la topografía del terreno, a la corriente hidráulica del arroyo y a la rasante y que con esto se logro determinar la longitud mínima del puente, así como las elevaciones de toda la estructura.} La estructura cumple con los objetivos principales que debe reunir una obra de esta magnitud; es decir como vía de comunicación y como estructura.

6.2. SI ES POSIBLE SE DARAN RECOMENDACIONES PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO, PUENTES SIMILARES HA ESTOS. Una vez finalizado este trabajo y con el poco o mucho conocimiento que el desarrollo de este nos ha dejado, las recomendaciones que a nuestro juicio podemos emitir para un futuro proyecto, son las siguientes: Tener siempre los antecedentes que originan o dan pie a la ejecución de una obra de este tipo. Analizar las posibles soluciones que se puedan presentar en diseño. Analizar las causas por las que se puede o no realizar el proyecto. Presentar la solución mas optima sobre la base de los diferentes estudios realizados. Tener el conocimiento de los materiales de vanguardia que se tienen en el mercado para cubrir las necesidades que demanda la obra en cuestión y comparar las ventajas y desventajas. Comprobar la factibilidad del proyecto Dejar una base para futuros proyectos Respaldarse de programas de vanguardia para los cálculos estructurales del proyecto.

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BIBLIOGRAFIA

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Diseño de Estructuras de Concreto Presforzado. T.Y. Lin Ed. Continental, S.A. de México. Principios Fundamentales del Diseño de Concreto Presforzado. Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto (IMCYC) Diseño de Estructuras de Concreto Reforzado. Reglamento A.C.I-378-83 Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado. Cuevas –robles Ed. Limusa Diseño de estructuras de concreto reforzado Wynter – Nilson Ed. Mc –Grawn Hill. Vías de Comunicación Crespo Villaraz

Ed. Limusa, Noriega, S.A de México

Ingeniería de Carreteras Paul h. Wright and Radnor J. Paquette Ed. Limusa, Noriega, S.A de México Construcción de Puentes en México Ricardo lázaro Herrera Editado por la S.C.T Geología de México Tomo III Facultad de Ingeniería de la UNAM Manual de mecánica de suelos

Edición México 1981

SRH Dirección de Proyectos, Departamento de Ingeniería Experimental Quinta Edición, México 1981 Reglamento de Construcción del Distrito Federal y Normas Complementarias Manual de diseño de obras civiles (C.F.E.) Normas Técnicas de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTATION OFICIALES (AASHTO) INEGI

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