UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC COMPARACIÓN ENTRE LOS MANUALES DE DISEÑO DE PUENTES MTC 2003 Y 2016, AASHTO ESTÁNDAR Y LA NORMA FRANCESA SOBRE CARGAS.
1) CLASIFICACIÓN DE CARGAS Según el reglamento del MTC-2013 y 2016, las cargas que actúan en un puente se clasifican según la siguiente tabla; sin embargo en AASHTO Estándar se tiene la siguiente clasificación: MTC-2003 & 2016 AASHTO ESTÁNDAR
Cargas permanentes Cagas variables Cargas excepcionales
Cargas permanentes Cargas o acciones permanentemente variables Cargas transitorias Cagas excepcionales Cargas temporales
Para la norma francesa se usan dos tipos de sistemas de cargas A y B.
PESO VOLUMÉTRICO DE MATERIALES (KG/M3) Concreto Armado Concreto Simple Asfalto
MTC-2003 & 2016 2500 2400 2200
AASHTO ESTÁNDAR 2400 2300 2000
2) EMPUJE DE TIERRAS: La norma del MTC-2016 coincide con el AASHTO ESTÁNDAR, y en general con el MTC sin embargo, en esta última norma específica que: “El empuje no será en ningún caso menor que el equivalente a la presión de un fluido con un peso específico de 5kN/m 3 (510 kgf/m3)
3) CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS VARIABLES VARIABLES O CARGAS VIVAS O SOBRECARGA MTC-2003
MTC-2016 Cargas Variables Cargas Variables Cargas durante la Cargas durante la construcción construcción Cargas vivas de Cargas vivas de vehículos vehículos Carga dinámica Efectos dinámicos permitida Fuerzas centrifugas Fuerzas centrifugas Fuerzas de frenado y Fuerzas de frenado y aceleración aceleración Cargas sobre veredas, Cargas sobre veredas, barandas y sardineles. barandas y sardineles.
PUENTES
AASHTO ESTÁNDAR
Cargas Vivas o Sobrecarga Cargas reales que circulan por un puente Cargas máximas legales Carga viva de diseño
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC Las diferencias en este acápite entre las normas del MTC-2003 y 2016, son superficiales, como las siguientes: a) En el N° de vías, la norma MTC-2016 especifica que en aquellos carriles de circulación que tienen menos de 12 ft (3.60 m) de ancho, el número de carriles de diseño será igual al número de carriles de circulación y también será igual el ancho de carril de circulación. b) Para el camión de diseño; en el MTC-2003 MTC- 2003 específica “(…) que la distancia entre los ejes de 145 kN (14.78tn) será tomada como aquella entre los límites de 4.30 m y 9.00 m (…)”. Pero esto cambia para el MTC-2016, MTC-2016, donde especifica: “(…) que la distancia entre los ejes de 32 kips (14.55tn) será tomada como aquella entre los límites de 14 ft (4.27 m) y 30 ft (9.14m) (…)”. c) El eje tándem de diseño consiste en un conjunto de dos ejes, cada uno con una carga de 5.0 kip (11.4 tn) [MTC-2016], pero en MTC-2003, refería 110 kN (11.2 tn). d) Para la carga distribuida en MTC-2003 considera una sobrecarga de 9.3 kN/m 3 (970 kgf/m), pero en la actual cambia a 0.64 kif (954 kgf/m). e) Para el área de contacto, en el MC-2003 se brindaba una expresión para calcular la magnitud del área de contacto en dirección longitudinal, pero en la actual nos brinda dimensiones específicas. f) En la norma MTC-2016, hay más especificaciones para la aplicación de cargas vivas vehiculares, las cuales no están en el MTC-2003, como: a. Carga para la evaluación opcional de la deflexión por sobrecarga b. Carga de diseño para tableros, sistema de tableros y losas superiores de alcantarillas rectangulares c. Carga para voladizo del tablero g) Asimismo en la norma actual hay más especificaciones acerca de la carga de fatiga: a. Frecuencia b. Distribución de cargas de fatiga y los métodos de análisis. También para las cargas dinámicas permitidas o efectos dinámicos. IDEALIZACIÓN PARA LA CARGA VIVA DE DISEÑO DI SEÑO VEHÍCULOS DE DISEÑO
6 1 0 2 & 3 0 0 2C T M
PUENTES
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Cargas H
Cargas HS
Eje Tándem AASHTO
R A D N Á T S E O T H S A A
PUENTES
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A S E C N A R F A M R O N
PUENTES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC 4) FUERZAS CENTRÍFUGAS En los puentes de planta curva se considerarán fuerzas radiales horizontales iguales a los pesos de cada eje del camión o del tándem de diseño multiplicados por factor C: NORMA DE DISEÑO DE PUENTES
MTC 2003 1° Cálculo del Factor C:
MTC 2016 1° Cálculo del Factor C:
=
= 0.105
Diferencias
Dónde: V=velocidad, R= radio
Dónde: V=velocidad, R= radio, f=4/3 (sin fatiga) y 1 (con fatiga), g= gravedad Se aplica horizontalmente a una distancia de 6 ft (1.80 m.) sobre la superficie de rodadura.
Similitudes
5) FUERZAS DE FRENADO: BR Son las fuerzas que actúan sobre la estructura cuando ocurre un evento que exige al conductor a realizar una maniobra que detenga o disminuya la velocidad del vehículo. NORMA DE DISEÑO DE PUENTES
MTC 2003
MTC 2016
1°) 5 % Camión o Eje tándem + carga del carril diseño 1° 25 % de los pesos Camión o eje Tándem 2° Fuerzas actúan horizontalmente a una distancia de 6.0 ft (1.80 m) sobre la superficie de la calzada -------
Diferencias
Similitudes
6) CARGAS SOBRE VEREDAS, BARANDAS Y SARDINELES a) Cargas Peatonales sobre Veredas NORMA DE DISEÑO DE PUENTES
MTC 2003
MTC 2016
Diferencias
1° Carga peatonal de 360 kg/m2 en veredas de .60 ancho, considerar adicional la sobrecarga vehicular de diseño
1° Carga peatonal de 0.075 ksf (367 kg/m2) en veredas de > 2 ft (0.60 m) de ancho, considerar adicional la sobrecarga vehicular de diseño.
MTC 2003
MTC 2016
b) Fuerzas en Sardinel NORMA DE DISEÑO DE PUENTES Similitudes
PUENTES
1° 1° Fuerza lateral no menor que 1.68 kips (760 kgf) por metro de sardinel. 2° Aplicada en el tope del sardinel o a una elevación de 0,25 m sobre el tablero si el sardinel tuviera mayor altura.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC c) Fuerzas de Diseño para las Barandas para Tráfico Vehicular. Las fuerzas de diseño para las barandas y los criterios geométricos a utilizar al desarrollar probetas de ensayo para el programa de ensayos de choque. En lo concerniente al cálculo de las fuerzas en las barandas, las normas MTC 2003 que basado en la Norma Stándar Specifications for highway bridges y la Norma MTC 2016 que se basa en la norma Asstho LRFD Specifications and desing, tiene diversas variaciones, las cuales se verá a continuación.
Manual de Diseño de Puente MTC 2003 Para la determinación de las fuerzas en las barandas se obtiene directamente de la tabla especifica cada en numeral 2.4.3.6.3.
Donde los niveles de Importancia son: PL-1 Primer nivel de importancia Usado en estructuras cortas y de bajo nivel sobre puentes rurales y áreas donde el número de vehículos pesados es pequeño y las velocidades son reducidas. PL-2 Segundo nivel de importancia Usado para estructuras grandes y velocidades importantes en puentes urbanos y en áreas donde hay variedad de vehículos pesados. PL-3 Tercer nivel de importancia Usado para autopistas un volumen alto de vehículos pesados y con velocidades máximas tolerables. En donde las fuerzas con designaciones corresponden al siguiente gráfico:
PUENTES
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Manual de Diseño de Puente MTC 2016. En ese ítem el Manual de Diseño de puentes vigente tiene una surtida y amplia gama de datos para calcular la fuerza en las barandas. En Resumen, se tiene:
= − 12 ∗2 ∗ …………………..ó
Donde: G = altura del centro de gravedad del vehículo por encima del tablero del puente. W= peso del vehículo correspondiente al nivel de ensayo requerido. Tabla Siguiente.
B = separación entre los bordes exteriores de las ruedas de un eje ft = fuerza transversal correspondiente al nivel de ensayo requerido
PUENTES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC 7) CARGAS EN PUENTES PEATONALES . Dentro de este tipo de carga se tiene los siguientes aspectos a tener en cuenta en el Diseño. Los cuales han variado y otro se mantienen igual. NORMA DE DISEÑO DE PUENTES
MTC 2003
MTC 2016
Serán diseñados para una carga Serán diseñados para una carga viva viva uniformemente repartida de uniformemente repartida de 85 lb/ft2 5 kN/m2 (510kgf/m2). (420 kgf/m2). Evaluar el posible uso del puente peatonal por vehículos de emergencia o mantenimiento. Las cargas correspondientes a tales vehículos no requerirán incrementarse por efectos dinámicos
Diferencias
Similitudes
8) EMPUJE DE AGUA Y SUBPRESIONES En los ítems: a) Presión Hidrostática b) Subpresiones Que se enuncian a continuación, existe similitud en fondo y forma, aunque la Manuel de Puentes de 2016 tiene mayores explicaciones y aclaraciones a tener en cuenta para el cálculo. En esta sección ambas Normas no difieren por lo que no ha cambiado. c) Presión de Flujo c.1) En Dirección Longitudinal: La presión debida a un flujo de agua que actúa en la dirección longitudinal de las subestructuras se deberá tomar para las normas tanto de la 2003 y 2016. NORMA DE DISEÑO DE PUENTES Diferencias
MTC 2003
= 0.5∗ ∗
Dónde: P= Presión, Cd= Coeficiente de Arrastre y V= Velocidad Máxima
Similitudes
MTC 2016
∗ = 1000 Dónde: P= Presión, Cd= Coeficiente de
Arrastre y V= Velocidad Máxima Son iguales en los coeficientes de arrastre Cd: Pilar con extremo semicircular = 0,7 Pilar con extremo plano = 1,4 Pilar con extremo en ángulo de 90° o menos = 0,8 Troncos u otros escombros =1,4
c.2) En Dirección Lateral: presión lateral uniformemente distribuida que actúa sobre una subestructura debido a un caudal de agua que fluye formando un ángulo # respecto del eje longitudinal de la pila se deberá tomar, para ello veremos la comparación entre las diversas normas.
PUENTES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC NORMA DE DISEÑO DE PUENTES Diferencias
MTC 2003
= 0.5 ∗ ∗
Dónde: P= Presión, Cd= Coeficiente de Arrastre lateral y V= Velocidad Máxima
Similitudes
MTC 2016
∗ = 1.000 Dónde: P= Presión, Cd= Coeficiente de
Arrastre lateral y V= Velocidad Máxima Son iguales en los coeficientes de arrastre lateral Ct: 0 grados = 0.0 5 gados = 0.5 10 grados = 0.7 20 grados = 0.9 30 grados = 1.0
d) Empuje Hidrodinámico: No ha cambiado en nada, pues en este aspecto se sigue sugiriendo usar la fórmula de Westergard. Innovaciones de la Manual de Puente 2016. Son temas dentro de este rubro las cuales se han ampliado en esta nueva norma y son cargas de Oleaje y
Carga de Oleaje: considerar la acción del oleaje sobre las estructuras expuestas si se anticipa que se pueden desarrollar fuerzas de oleaje significativas. Cambio de las Fundaciones debido al Estado Límite para Socavación: para las consecuencias de los cambios de las condiciones de fundación provocados por la inundación de diseño para socavación se deberán considerar en los estados límites de resistencia y servicio.
9) Solicitaciones provocadas por Deformaciones Superpuestas: En este tema se tiene que la norma ha ampliado la gama de cargas ocacionadas por agentes externos los cuales intervienen en el elemento estructural. Dentro de las similitudes de las normas son la Carga de Temperatura y la Gradiente de Temperatura que se encuentra en las dos normas. Los demás aspectos presentados son innovaciones del Manual de Puentes del 2016 a) Rangos de Temperatura. Para calcular los efectos provocados por la deformación de origen térmico se deberá usar la diferencia entre el límite inferior o superior extendido y la temperatura básica de la construcción supuesta en el diseño. Similitud de Manuales de Diseño de Puentes 2003 y 2016
La misma Tabla presentada en los Manuales de puentes 2003 y 2016
PUENTES
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC b) Gradiente de Temperatura Similitud de Manuales de Diseño de Puentes 2003 y 2016
La misma Tabla presentada en los Manuales de puentes 2003 y 2016 c) Innovaciones Manual de Puentes del 2016: Dentro de aspectos que las normas anteriores no tienen y se han incluido en son los siguientes:
Contracción diferencial (Shrinkage) Fluencia lenta (Creep) Asentamiento Fuerzas Secundarias de Elementos Postensados Fuerzas Friccionales
10) CARGAS DE VIENTO a) Presión Horizontal del Viento El diseño de las cargas de viento representa un aspecto importante a tomar en cuenta en puentes de peso ligero, tales como puentes colgantes y atirantados a todos aquellos que lo hagan propenso a una falla por carga de viento. Y las normas peruanas basadas en las Especificaciones AASHTO, si tiene comparación. NORMA DE DISEÑO DE PUENTES
MTC 2003
MTC 2016
1° Las expresiones del cálculo son:
1° Las expresiones del cálculo son:
≥ = 2.5∗ ∗ ( )∗ Donde:
Vo y zo:
≥ = 2.5 ∗ ∗ ( )∗ Donde:
Vo y zo:
Diferencias
V10= Velocidad a z = 10 m Z = altura de puente VB= Velocidad base del viento (100 km/h). 2° Tabla de presiones Básicas
PUENTES
V10= Velocidad a z = 10 m Z = altura de puente VB= Velocidad base del viento (100 km/h). 2° Tabla de presiones Básicas
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC Componente estructural Reticulados, Columnas y Arcos
Barlovento (KN/m2) 1.5
Sotavento (KN/m2) 0.75
Componente estructural
Barlovento (KN/m2) 2.4
Reticulados, Columnas y Arcos
Sotavento (KN/m2) 1.2
Vigas
1.5
NA
Vigas
2.4
NA
Superficies de pisos largos
1.2
NA
Superficies de pisos largos
1.9
NA
Analizar con Velocidad mínima de 100 Km/h Para calcular la presión del Viento se hace con:
∗ = 10000
Similitudes
b) Presiones del Viento sobre los Vehículos: WL Si hay vehículos presentes, la presión de viento de diseño se deberá aplicar tanto a la estructura como a los vehículos se deberá transmitir a la estructura. Véase las diferencias: NORMA DE DISEÑO DE PUENTES
MTC 2003
Diferencias
Las presiones de viento sobre los vehículos se considerarán como una fuerza de 1,5 kN/m aplicada en dirección transversal
Similitudes
MTC 2016 La presión de viento sobre los vehículos se representará como una fuerza interrumpible, en movimiento, de 1,46 KN/m)
La fuerza se encuentra actuando transversal a la calzada 6.0 ft (1.80 m) sobre la misma.
Innovación en este aspecto: De La Manual De Diseño De Puente 2016
PUENTES
Ángulo De Oblicuidad: con respecto a la normal a la superficie.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC c) Presión Vertical del Viento En este aspecto se ha encontrado que las normas coinciden en su plenitud, pues no ha cambiado. NORMA DE DISEÑO DE PUENTES Similitudes
MTC 2003
MTC 2016
Se considerará una fuerza vertical hacia arriba, uniformemente distribuida por unidad de longitud de puente, con una magnitud igual a 0.020 ksf (100 kgf/m2) multiplicada por el ancho del tablero, incluyendo veredas y parapetos.
d) Novedades de la Manual de Diseño de Puentes MTC - 2016. Como se ha ido viendo, a norma actual a incrementado el bagaje reglamentario, dentro de ellas algunas cosas novedosas en Cargas de Viento son: Fuerzas aplicadas directamente a la Subestructura Inestabilidad Aeroelástica Control de Respuestas Dinámicas Ensayos en Túnel de Viento.
11) EFECTOS DE SISMO En este aspecto se consideran las cargas de sismo que en resumen, la forma metodológica para desarrollar este temas es muy distinto para las normas es el caso de la Norma de Puentes tiene una metodología muy diferente a la que propone Manual de Puentes vigente; para ello véase los siguientes aspectos:
Zonas Sísmicas: Ambas normas consideran 4 zonas sísmicas: Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Suelos
Para la Manuel de Puentes 2003: Considera solo 4 tipos de suelo y son I, II, III y IV Para la Manuel de Puentes 2016: Considera una clasificación de 6 tipos de Suelos, nomenclados A, B, C, D, E, F.
Coeficiente de Aceleración y Factores de Sitio: Para la Manuel de Puentes 2003: Utiliza la aceleración espectral y factores de sitio Tabla: Coeficiente de Aceleración
PUENTES
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Para la Manuel de Puentes 2016: Considera otro parámetros como los factores de Sitio en los que son tres tablas. Factor de Sitio Fpga
Factor de Sitio SS1
Factor de Sitio (SS)
Luego el coeficiente de aceleración es:
PUENTES
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Factores de Modificación: Se mantienes iguales para las dos normas y sus basamentos.
12) COMBINACIÓN DE CARGAS
Para las combinaciones de cargas se especifica en la norma AASHTO estándar, de donde también el manual de diseño de puentes MTC-2003 y 2016 hacen referencia.
PUENTES
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Según la norma francesa, las combinaciones de cargas serán las siguientes:
PUENTES
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ESTUDIOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Estudios Topográficos Estudios Hidrológicos e Hidráulicos Estudios Geológicos y Geotécnicos Estudios de Riesgo Sísmico Estudios de Impacto Ambiental Estudio de Trafico Estudios Complementarios Estudios de Trazos de Vías Estudios de alternativas a nivel de anteproyecto
I.
ESTUDIOS TOPOGRAFICOS
Realizar trabajos de campo para la elaboración de planos topográficos. Establecer puntos de referencia para el replanteo. Levantamiento Topográfico general de la zona de proyecto, documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1 m y comprendiendo por lo menos 100 m a cada lado del puente en dirección longitudinal y transversal. Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y sus accesos, con planos a escala entre 1/100 y 1/250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con secciones verticales Alcances tanto en dirección longitudinal como en dirección transversal. Ubicación e indicación de los puntos de referencia. Levantamiento catastral de zonas aledañas al puente. En el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo indicando la dirección del curso del agua. La instrumentación y el grado de precisión empleados para los trabajos de Instrumentación campo y el procesamiento de los datos deberán ser consistentes con la dimensión del puente y sus accesos, y con la magnitud del Área estudiada. Objetivos
Documentación
PUENTES
Mediante planos con curvas de nivel y fotografías, registros digitales e informes. Los informes detallarán las referencias preliminares que se consultaron, las características técnicas de los equipos utilizados, la metodología de procesamiento de datos y la de obtención de resultados. Revisión de estudios topográficos previos, si se dispusieran. Los planos se presentaran en formatos: A3 para la revisión y A1 para la presentación final.
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Los registros digitales serán entregados en CD o DVD.
II.
ESTUDIOS DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA
Establecer las características hidrológicas de los regímenes de máximas avenidas y extraordinarias y los factores hidráulicos que permiten una real apreciación del comportamiento hidráulico del río; como :
Objetivos
Alcances
PUENTES
Ubicación optima del cruce. Caudal máximo de diseño. Comportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprende el cruce. Área de flujo a ser confinada por el puente. Nivel máximo de agua (NMA) en la ubicación del puente. Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente. Profundidades de socavación general, por contracción y local. Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación. Obras de protección necesaria Previsiones para la construcción del puente. Evaluación de estudios similares realizados en la zona de ubicación del puente. Visita de campo, reconocimiento del lugar (zona de cruce y cuenca global) Recolección y análisis de información hidrométrica y metrológica existente. Caracterización hidrológica de la cuenca. Selección de los métodos de estimación del caudal máximo de diseño: método racional, métodos a base de hidrogramas unitarios sintéticos, métodos empíricos, etc., dependiendo de las características de la cuenca. Estimación de los caudales máximos para diferentes periodos de retorno, se recomienda llevar a cabo una prueba de ajuste de los diferentes métodos de análisis de frecuencia (Gumbel, Log – Pearson Tipo III, Log – Normal. Etc.). se puede corroborar los resultados con una evaluación de las huellas dejadas por las avenidas recientes. Determinación del periodo de retorno y la descarga máxima de diseño. Caracterización morfológica del cauce. Selección de secciones transversales representativas del cauce y obtención del perfil longitudinal. Determinación de las características hidráulicas del flujo (velocidad media, ancho superficial, área de flujo, pendiente de la línea de energía, etc.) para la determinación de la profundidad de socavación.
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Estudios y Trabajos previos
Consideraciones de Diseño
Determinación de las profundidades de socavación general, por contracción, local y total.
Levantamiento Topográfico: En ríos donde el puente produzca contracciones de flujo de avenida, abarcara 12 veces el ancho del cauce principal aguas arriba y 6 veces aguas abajo; si el puente no produce contracción de flujo de avenida, abarcara 8 veces el ancho aguas arriba del ancho del cauce principal y 4 veces aguas abajo, en ningún caso será menos de 150 m. Estudios del material del cauce, gravedad específica, análisis granulométrico. Las muestras del material del cauce deben ser tomadas al menos en cuatro puntos, dos en el eje del puente, y a 0.5B y B metros aguas arriba, donde B es el ancho promedio del rio. En cada punto se deben tomar tres muestras: en la superficie, a 1.5 veces el tirante promedio del rio, y a una profundidad intermedia Deben establecerse las características hidrogeodinámicas del sistema fluvial con el objetivo de determinar la estabilidad de la obra con respecto al comportamiento del cauce. Es importante considerar la posible movilidad del cauce, y el aporte de escombros desde la cuenca y los fenómenos de socavación, la posibilidad de ocurrencia de derrumbes, deslizamientos e inundaciones. El estudio debe indicar los periodos de sequía, de avenidas y de transición.
Condiciones
Cálculos de Socavamiento Fenómenos
Para la inundación de diseño para socavación: Debe ser la más severa del periodo de retorno de 100 años o una inundación de desbordamiento de menor periodo de recurrencia, si esta resulta más severa. Para la inundación de control para socavación: Se debe investigar la estabilidad de las fundaciones del puente para las condiciones provocadas por una determinada inundación de no más de 500 años de retorno. Socavación General: Se da por variación del perfil longitudinal debido al comportamiento fluvial sin puente. Socavación por contracción: Debido a la construcción del puente. Socavación local: Debido a la presencia de pilares y estribos.
Profundidad de socavación potencial máxima = Soc. General + Soc. Por Contracción + Soc. Local
PUENTES
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Interrelación con los Estudios Geológicos y Geotécnicos
La información sobre la geomorfología y condiciones de suelo son complementarias con los estudios hidrológicos; se tomaran en cuenta para el diseño de la subestructura, así tenemos por ejemplo que la cimentación siempre estará por lo menos 1.00 m debajo de las profundidades de socavamiento. Perfil estratigráfico del suelo. Tamaño, gradación del material del lecho. Secciones transversales del cauce. Vista en planta del curso de agua. Características de la cuenca. Datos de erosión en otros puentes. Historial de avenidas. Ubicación del puente respecto a otras estructuras. Historial erosivo del curso de agua.
Información de Apoyo
Documentación Requerida
Mediante un informe que contendrá: Características del río en la zona del proyecto Régimen de caudales Características hidráulicas Caudal de diseño y periodo de retorno Definición de la luz del puente y de los niveles del fondo de la superestructura Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, según el tipo de cimentación. Características de las obras de defensa y de encauzamiento Conclusiones y Recomendaciones
III.
ESTUDIOS GEOLOGICOS Y GEOTECNICOS A. ESTUDIOS GEOLOGICOS
Objetivos
Establecer las características geológicas: formaciones geológicas identificando su distribución y sus características geotécnicas.
Alcances
PUENTES
Revisión de información existente y descripción de la geología a nivel regional y local. Descripción geomorfológica. Zonificación geológica de la zona. Definición de las propiedades físicas y mecánicas de suelos y/o rocas. Definición de zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones sucedidos en el pasado. Identificación y caracterización de fallas geológicas.
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B. ESTUDIOS GEOTECNICOS Objetivo
Establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la identificación y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables. Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente, estribos, pilares y accesos, comprenden: Ensayos de campo en suelos y/o rocas. Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la zona. Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos de suelo o base rocosa. Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuada Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo de suelo se deberán realizar sondajes (perforaciones) complementadas con refracción sísmica, o excavaciones de verificación. Presentación de los resultados y recomendaciones
Alcances
Sondajes
Mediante un informe que contendrá: Características del río en la zona del proyecto Régimen de caudales Características hidráulicas Caudal de diseño y periodo de retorno Definición de la luz del puente y de los niveles del fondo de la superestructura Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, según el tipo de cimentación. Características de las obras de defensa y de encauzamiento Conclusiones y Recomendaciones Aplicación
Muros de Contención
PUENTES
Puntos de Exploración
Mínimo: un punto de exploración por muro. Si la longitud del puente es mayor que 30m, exploraciones espaciadas de 30 a 60 m. delante y detrás del eje. Para puentes anclados: puntos de exploración en la zona
Profundidad de Exploración Investigar hasta una profundidad por debajo del muro hasta donde el incremento de esfuerzos debido a la carga estimada en la zapata, sea menor al diez por ciento del Esfuerzo de sobrecarga efectivo (presión efectiva) existente a una profundidad por debajo de la cimentación, entre una a
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Cimentación Superficial
Cimentación Profunda
PUENTES
dos veces la altura del muro.
- Lo suficientemente grande como para atravesar totalmente suelos no adecuados para cimentación, - Al menos a una profundidad por debajo Por unidad de de la cimentación en la subestructura: si el que el incremento de ancho < 30 m, un esfuerzos debido a la punto de exploración; carga estimada en la si ancho >30m, dos zapata sea menor al diez puntos de exploración. por ciento del esfuerzo de sobrecarga efectivo, - La profundidad de exploración debe ser hasta penetrar por lo menos 5.0m en el basamento rocosa. Por unidad de subestructura: si el ancho < 30 m, un En suelos, la profundidad punto de exploración; de perforación debe si ancho >30m, dos ser como mínimo 6.0m por puntos de exploración. debajo de la punta Para disminuir el del pilote, o un mínimo de riesgo de diseño y dos veces la construcción al menos Máxima dimensión del una exploración por grupo de pilotes, el que sea eje debe ser más profundo. considerado para ejes de gran diámetro (ejem. Diámetro
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería - EAPIC mayor que 5 ft), sobre todo cuando los ejes que están encajados en la roca Ensayo de Penetración Estándar (SPT) Ensayo de Cono Estático (CPT) Ensayo de Veleta de Campo Ensayo de Presurometría Ensayo de Placa Estático Ensayo de Permeabilidad Ensayo de Refracción Sísmica
Ensayos de Suelo
Ensayos de Campo
Ensayos en rocas
Ensayos de Suelo
Ensayos de Laboratorio
Ensayos en rocas
Documentación
PUENTES
Ensayo de Compresión Uniaxial en Roca débil Determinación de la Resistencia al Corte Directo, en discontinuidades de roca Ensayo de Carga en Placa Flexible Ensayo de Carga en Placa Rígida Ensayo con el Método de Fracturamiento Hidráulico Contenido de humedad Gravedad específica Distribución granulométrica Determinación del límite líquido y límite plástico Ensayo de corte directo Ensayo de compresión no-confinada Ensayo triaxial no consolidado - no drenado Ensayo triaxial consolidado - no drenado Ensayo de consolidación Ensayo de permeabilidad Ensayo Proctor Modificado y CBR Determinación del módulo elástico Ensayo de compresión triaxial Ensayo de compresión no confinada Ensayo de resistencia a la rotura
Mediante un informe, que contenga: Exploración geotécnica. Indicación de sondajes y ensayos de campo y laboratorio realizados. Descripción precisa de los estratos de suelos, clasificación y propiedades físicas de los suelos
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Indicación del nivel freático Se deben establecer los parámetros: en suelos: suelo: peso volumétrico, resistencia al corte, compresibilidad, potencial de expansión o de colapso, potencial de licuación. En caso de rocas, se deberán establecer: dureza, compacidad, resistencia al intemperismo, índice de calidad y resistencia a la compresión. Tipos y profundidades de cimentación recomendadas. Zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones pasados. Conclusiones y recomendaciones.
IV. Objetivos
ESTUDIO DE PELIGRO SISMICO
Los estudios de peligro sísmico tendrán como finalidad la determinación de espectros de diseño que definan las componentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentación. No requiere Puentes ubicados en la zona sísmica 1 Estudios de puentes de una sola luz, simplemente apoyados en los peligro estribos independientes de la zona donde se ubiquen. sísmico Requiere Puentes no convencionales que se ubiquen en las zonas Estudios de 1, 2,3 o 4: puentes atirantados, puentes de arco. peligro Puentes de gran longitud sísmico Recopilación y clasificación de la información sobre los sismos observados en el pasado. (Área de la región no menor de 500km) Estudios de suelos: estratigrafía y sus características. Prospección geofísica: velocidades de Ondas P y Ondas S. Determinación de las máximas aceleración, velocidad y desplazamiento en el basamento rocoso correspondientes al “sismo de diseño” y al “máximo sismo creíble”. Sismo de diseño al evento con 7% de probabilidad de excedencia en 75 años de exposición, lo que corresponde a un período de retorno promedio de aproximadamente 1000 años. Determinación de espectros de respuesta. El informe contara mininamente con: Base de datos de eventos sísmicos utilizados para el estudio. Resultados de los estudios de geología, tectónica y sismotectónica de suelos de prospección geofísica. Hipótesis y modelos numéricos empleados, justificando los valores utilizados. Espectros de respuesta a nivel de basamento rocoso y a nivel de cimentación. Conclusiones y recomendaciones.
Requerimientos de los Estudios
Alcances
Documentación
PUENTES
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Enfoque
V. ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL “La construcción de un puente trae como consecuencias en ámbitos: socio – económicos, culturales y medioambientales; muchas veces los impactos son positivos social económicamente, sin embargo, en muchas oc asiones pueden ocurrir unos desajustes debido a la alteración del medio”. o
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Objetivos y Alcances
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Requerimiento de los Estudios
Identificar el problema ambiental. De esta forma se diseñará proyectos con mejoras ambientales. Establecer las condiciones ambientales de la zona de estudio. Definir el grado de agresividad del medio ambiente sobre las estructuras de puente. Establecer el impacto que pueda generar las obras del puente y sus efectos en el medio ambiente, durante su construcción o vida útil del puente. Recomendar las especificaciones de diseño, construcción y mantenimiento; para garantizar la durabilidad del puente.
La evaluación de Impacto Ambiental será establecida por la autoridad competente y es necesaria sobre todo en aquellos proyectos con mayor potencial para impactar negativamente en el ambiente como son las nuevas estructuras. Los estudios deben desarrollarse basándose en el Marco Legal de la Constitución Política del Perú promulgado el año de 1993, en la Resolución Ministerial N”171-94TCC/15.03 del 25 de abril de 1994 que aprueba los "Términos de Referencia para Estudios de Impacto Ambiental en la Construcción Vial y en el "Manual Ambiental para el Diseño y Construcción de Vas" propuesto por la Dirección General del Medio Ambiente. 1. Identificación de Impactos: Identificar probables impactos para ser investigados, por lo que es necesario conocer de manera amplia el escenario sobre el cual incide el proyecto. 2. Previsión de Impactos: El objetivo en este nivel está orientado hacia la descripción cuantitativa o cualitativa, o una combinación de ambas, de las principales consecuencias ambientales que se han detectado en el análisis previo
Métodos de Análisis
3. Interpretación de Impactos: Implica analizar cuán importante es la alteración medio ambiental en relación a la conservación original del Área. 4. Información a las comunidades y a las autoridades sobre los impactos ambientales: En esta etapa hay que sintetizar los impactos para presentarlos al público que será afectado por los impactos ambientales detectados; y a las autoridades políticas con poder de decisión, mostrado objetivamente ventajas y desventajas que traerá la ejecución del proyecto.
PUENTES
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Información mínima que requieren los estudios de Impacto Ambiental en Puentes
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Documentación
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Objetivos
Metodología
Documentación
PUENTES
Descripción de los componentes ambientales del Área de influencia del Proyecto Análisis de la información sobre el estado de los puentes adyacentes a la zona del proyecto. Aplicaciones Metodológicas e identificación de Impactos Ambientales Potenciales. Identificación de Medidas Preventivas y Correctivas Conclusiones y Recomendaciones
VI. ESTUDIOS DE TRÁFICO “Será necesario efectuar estos estudios según la envergadura de obra, para determinar el volumen de tránsito y poder determinar las características de la infraestructura vial” - Conteo de tráfico: se definen las estaciones de conteo, se coloca personal clasificado, provisto de formatos de campo, donde anotarán la información acumulada por cada rango horario. - Clasificación y Tabulación de la Información: se deben adjuntar cuadros indicando el volumen y clasificación vehicular por estación. - Análisis y consistencia de la información: esto se llevará a cabo comparando con estadísticas existentes a fin de obtener los factores de corrección estacional para cada estación. - Tráfico actual: Se deberá obtener el ˝índice Medio Diario (I.M.D) de los conteos de volúmenes de tráfico y del factor de corrección determinado del análisis de consistencia. • Resultados de clasificación por tipo de vehículo para cada estación y por sentido. • Resultados de vehículos totales para cada estación y por sentido. • Índice Medio Diario (I.M.D) por estación y sentido. • Plano ubicando las estaciones de conteo e indicando cada sentido. • Conclusiones y Recomendaciones
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VII.
Objetivos
Alcances
“Realizar coordinaciones con Entidades Públicas, Entidades del Sector Privado y con terceros a fin de cumplir con todo lo estipulado en los términos de referencia”. Los estudios se refieren a aquellos trabajos que son complementarios a los estudios básicos, como son las Instalaciones Eléctricas, Instalaciones Sanitarias, Señalización, Coordinaciones con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto. En lo que se refiere a Instalaciones Eléctricas, la factibilidad del servicio, así como su punto de aplicación, y en lo que se refiere a Instalaciones Sanitarias, la verificación y posibles influencias de las redes existentes de Agua y/o Desagüe serán coordinadas con los organismos encargados de los servicios de Electricidad y Saneamiento respectivamente. La señalización deberá estar de acuerdo con las necesidades del puente y accesos y en concordancia con el Manual de Señalización vigente. Cualquier imprevisto o problema deberá ser coordinado con la Municipalidad respectiva y/o con terceros que pudieran estar relacionados. o
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Documentación o o
Documentos que iniciaron las coordinaciones y sus respectivos documentos de respuesta. El informe deberá indicar los puntos más importantes de las coordinaciones, indicando fechas, nombres y direcciones o teléfono de los responsables de dichas coordinaciones. Planos y/o esquemas que se requieran Conclusiones y recomendaciones
VIII.
Objetivos
ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS
ESTUDIOS DE TRAZO Y DISEO VIAL DE LOS ACCESOS
“Definición de las características geométricas y técnicas del tramo de carretera que enlaza el puente en su nueva ubicación con la carretera existente”.
Alcances
Los estudios comprenden:
Diseño Geométrico: alineamiento horizontal y perfil longitudinal del eje en los tramos de los accesos características geométricas (ancho) de la calzada, bermas y cunetas en las diferentes zonas de corte y relleno de los accesos. Trabajos Topográficos:
PUENTES
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Documentación
IX.
Objetivos
Levantamiento topográfico con curvas a nivel cada 1 m y con secciones transversales cada 10 20 m. Estacado del eje con distancias de 20 m para tramos en tangente y cada 10 m para tramos en curva. Diseño de Pavimentos: Determinación de las características geométricas y dimensiones técnicas del pavimento de los accesos, incluyendo la carpeta asfáltica, base y sub-base. Diseño de señalización: Ubicación de cada tipo de señal con su croquis respectivo.
- Planos de curvas a nivel de una franja de ancho mínimo de 100 m. mostrando el alineamiento horizontal adoptado de los accesos. - Perfil longitudinal de los accesos. - Secciones transversales típicas en corte y relleno. - Cálculos justifica torios, Dimensiones y especificaciones técnicas de pavimentos, base, sub-base y superficie de rodadura.
ESTUDIOS DE ALTERNATIVAS A NIVEL DE ANTEPROYECTO “Concierne a estudios de ingeniería básica y demás diversas soluciones técnicamente factibles, para luego evaluarlas y elegir las más conveniente”. Longitud total y tipo de estructura Dimensiones de las secciones o Características básicas o transversales típicas. esenciales del puente Altura de la rasante y gálibo o de cada alternativa de Tipo de estribos y cimentación, o anteproyecto a nivel de anotando las dimensiones básicas un preLongitud de accesos o dimensionamiento y Procedimientos constructivos o que permita su Metodólogas principales de cálculo o evaluación técnica y Metrados, costos estimados y o económica antes de su presupuesto desarrollo definitivo. El Plano topográfico de ubicación del o anteproyecto deberá puente con indicación de los puntos de definir como mínimo lo referencia y niveles siguiente: Criterios de Hidrología, Hidráulica y o Geotecnia que justifique la solución adoptada Descripción y Análisis de cada alternativa Planos de planta, elevación cortes principales y plano de ubicación para cada alternativa. - Conclusiones y recomendaciones o
Alcances
Documentación
PUENTES
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