UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS PERUANAS Facultad de Ingenierías y Arquitectura Escuela Académico Proesional de Arquitectura !URS"# DISE$" ES%RU!%URAL II
%E&A DE INVES%I'A!I(N# )PUEN%E A%IRAN%AD"* !+%EDRA# Ing, &"R"%E ARIAS- !AR&EN, IN%E'RAN%ES# A.ALA VE'A- Rut/ Est/eanie 0EDRI$ANA DEL'ADILL"- 0ryans !"RDER" 1E0ALL"S- Paola FERNANDES 2UA&AS!!%"2UA&AS!!%"- 3osé Luis '"&E1 SALVA SALVA%IERR %IERRAA- Li4 L i4 PAL"&IN" ESPI$AL- Esteani 5UISPE ALAR!"N- 2ans
A.A!U!2" A!U!2 " 6PERU 6PE RU 789:
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DEDI!A%"RIA Dedi Dedica cam mos es estte trab trabaj ajo o de investigación de “Puente atirantado” atirantado” a nuestros padres quienes nos ayudan diariamente en nuestros estu es tud dios ios par para poder oder logr lograr ar nuestras metas ya que con su esfu es fuer erzo zo hace hacen n posi posibl ble e que que estudiemos, por su apoyo moral y conanza incondicional!
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DEDI!A%"RIA Dedi Dedica cam mos es estte trab trabaj ajo o de investigación de “Puente atirantado” atirantado” a nuestros padres quienes nos ayudan diariamente en nuestros estu es tud dios ios par para poder oder logr lograr ar nuestras metas ya que con su esfu es fuer erzo zo hace hacen n posi posibl ble e que que estudiemos, por su apoyo moral y conanza incondicional!
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A'RADE!I&IEN%" #uestro reconocimiento y agrade agradecim cimien iento to a la $niver $niversid sidad ad %las Peruanas quien nos acoge y nos da la oportunidad de superación, as& como tambi'n a la (ng! (ng! )a )arrme men n *or *orote ote %ria %riass quie quien n nos comparte sus conocimientos y a todos los que nos apoyaron en culminar este trabajo depositando en ella ella toda todass sus sus ca capa paci cida dade dess y ganas para culminar esta investigación!
INDI!E !"N%ENID"# !ARA%ULA !ARA%ULA ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, DEDI!A%"RIA,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, +
A'RADE!I&IEN%",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ;NDI!E,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, RESU&EN,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, A0S%RA!,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, IN%R"DU!!I(N,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, I, EV"L EV"LU!I U!I"N "N E 2IS% 2IS%"R "RIA IA DE L"S PUEN PUEN%E %ES S A%IR A%IRAN AN% %AD"S AD"S ,,,,,,,,, ,,,,,,,,, I,9, I,9, AN%E AN%E!ED !EDEN EN%ES %ES DEL PUEN%E PUEN%E A%IR A%IRAN AN% %AD",,,,, AD",,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,, !"N!EP%"S 0ASI!"S DE UN PUEN%E A%IRAN%AD"S,,,,,,,,,,,,, II,
PUEN%E PUEN%E A%IRAN% %IRAN%AD", AD",,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,, 7,9, !"N!EP%"S 0ASI!"S ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 7,7, %IP"S DE PUEN%ES A%IRAN%AD"S,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, P"R SU SIS%E&A DE SUSPENSI"N ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, P"R SU DIS%RI0U!I"N DE L"S A0EN5UES,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
III, III,
IN'EN IN'ENIER IERIA IA 0ASI!A 0ASI!A,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,, ,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,, ES%UDI"S %"P"'RAFI!"S,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ES%UDI"S 2IDR"L"'I!" 2IDR"L"'I!"S S E 2IDRAULI!"S,,,,,,,,,, 2IDRAULI!"S,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,, ES%UDI"S 'E"L"'I!"S 'E"L"'I!"S . 'E"%E!NI!"S,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 'E"%E!NI!"S,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ES%UDI" DE RIES'" SIS&I!",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, SIS&I!",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,, ES%UDI" DE I&PA!%" I&PA!%" A&0IEN%AL,,,,,,,,,,, A&0IEN%AL,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,, ES%UDI" DE %RAFI!",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, %RAFI!",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ES%UDI" DE !"&PLE&EN%ARI"S,,,,,,,,,,,,, !"&PLE&EN%ARI"S,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,, ES%UDI" DE DISE$" DISE$" . %RA1" VIAL DE L"S A!!ES"S,, A!!ES"S,,,, ,,,, ES%UDI" DE AL%ERN%IVA A NIVEL DE AN%EPR".E!%",,,,
IV, IV,
PR"!E PR"!ES" S" !"NS%R !"NS%RU!% U!%IV IV",, ",,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ,,,,,, 'L"SARI",,,,,,,,,,,,,, 'L"SARI",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,, !"N!LUSI"NES,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, RE!"&ENDA!I"NES,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, FUEN%ES DE INF"R&A!I"N,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, INF"R&A!I"N,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
RESU&EN l presente trabajo monogr-co titulado “Puente atirantado” consistió en la investig investigaci ación ón del an-lis an-lisis is de los divers diversos os puentes puentes atirant atirantado adoss
sus
conceptos b-sicos, su proceso constructivo, sus estudios b-sicos!
.
Los puentes atirantados se basan en diferentes principios aplicados a casos reales para dar solución a diferentes problemas, como salvar luces, atravesar ríos, lagos, cruzar montañas, entre otras. Requieren de un arduo proceso de construcción el cual cual implic implica a difere diferente ntess etapas etapas,, las cuales cuales se detall detallara aran n a contin continuac uación ión en el presente informe. El modelo permite analizar en detalle los efectos por cargas dinámicas del tráfico, viento o sismos, lo que lo hace particularmente til para el análisis estructural detallado de estos puentes.
A0S%RA! Thee pr Th pres esen entt mo mono nogr grap aphi hicc wo work rk ti titl tled ed "B "Bri ridg dgee at atir iran anta tado do"" co cons nsis iste ted d in th thee investigation of the analysis of the several cable-stayed bridges its basic concepts, its construction process, its basic studies. Cable bridges are based on different principles applied to real cases to solve different problems, such as saving lights, crossing rivers, lakes, crossing mountains, among others. They require an arduous process of construction which involves different stages, which will be detailed below in this report.
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The model allows to analye in detail the effects by dynamic loads of traffic, wind or earthquakes, which makes it particularly useful for the detailed structural analysis of these bridges.
IN%R"DU!!I"N n los 0ltimos aos, el uso de puentes atirantados ha ido evolucionando r-pidamente en sus formas, tamao y m'todos constructivos, viendo la necesidad de estudiarlos y entenderlos m-s a fondo ya que estas estructuras son altamente hiperest-ticas y a su vez muy 2e3ibles, sobre todo en su proceso constructivo debido a las grandes luces a las que est-n asociados, su estudio contempla una serie de conocimientos estructurales! n el proceso de diseo, las decisiones m-s importantes se hacen generalmente en las primeras etapas4 en donde se tiene que comprender el comportamiento f&sico de la estructura siendo esto esencial en el pre 5 dimensionamiento! s importante entender como sus elementos estructurales van a actuar ante cargas de peso propio, barandas, calzada, veh&culos y peatones! 6in 7
dejar de lado cargas e3tremas muy importantes que suelen cu-sar daos catastrócos como son sismos, vientos y cargas durante el proceso constructivo! Presentamos aqu& un informe sobre el an-lisis y diseo de un puente atirantado sus caracter&sticas y comportamientos aplicados en un caso real!
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PUENTES ATIRANTADOS I.HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE PUENTES ATIRANTADOS El diseño ! la tecnología de los puentes atirantados se desarrollaron fundamentalmente a finales del siglo "" para permitir la construcción de puentes con ma!ores claros ! alturas, además de la est#tica ! versatilidad arquitectónica que permiten. $ontrario a lo que se puede pensar, el diseño conceptual de los puentes atirantados data del año de %&'(, cuando un carpintero alemán propuso una estructura totalmente hecha de madera. ) inicios del siglo "*", en Europa, se constru!eron algunos puentes que consideraban elementos de atirantamiento con barras o cadenas. ) finales de esa centuria se constru!eron puentes colgantes de gran tamaño, combinando el sistema de atirantamiento, tales como los diseños típicos de + Roebling en los Estados nidos, siendo el de -rool!n en /ueva $or, uno de los más conocidos. no de los primeros puentes, formalmente clasificado como atirantado, fue el de $assagne en 0rancia, construido en %'11 por el ingeniero franc#s ) 2isclard. 3tros diseños que siguieron el mismo concepto tuvieron lugar a principios del siglo "" en 0rancia ! España, tales como el acueducto 4empul sobre el río 2uadalete, diseñado por E. 4orro5a en %167, o el puente Lezardrieu8 en 0rancia, construido en %169.
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9,9, AN%E!EDEN%ES DEL PUEN%E A%IRAN%AD" El comienzo en la construcción de puentes atirantados tuvo su origen en las zonas tropicales, en donde las lianas eran la base para la sustentación de lo que más tarde se convertiría en la superestructura. )l pasar el tiempo, el desarrollo tecnológico permitió el perfeccionamiento de los componentes de los puentes atirantados, surgiendo de esta manera, un nuevo concepto en el diseño ! construcción de puentes especiales.
Puente primitivo sobre el rio serajoe En java con tirantes de bambú Entrelazadas con lianas fijadas En los extremos con árboles en cada árbol.
:
Viaducto Millau, Francia
II.-PUENTE ATIRANTADO 7,9,
Fuente: TABLERO
DE ALTA CAPACIDA ESTRUCTURAL Y SISTEMA DE ATIRANTAMIENTO DE BAJA
CAPACIDAD ESTRUCTURAL.
1;
Fuente: TABLERO
DE BAJA CAPACIDAD ESTRUCTURAL Y SISTEMA DE ATIRANTAMIENTO CON ALTA
CAPACIDAD ESTRUCTURAL.
7,7,< %IP"S DE PUEN%ES A%IRAN%AD"S 7,7,9,
Fuente - puente
atirantado de torre lateral en Jerusaln
7,7,7,
En este tipo de puente, usa una torre a un e8tremo del puente al que llegan los cables. Estos puentes no son mu! diferentes respecto a los atirantados normales. La fuerza de los cables puede ser compensada continuando estos hasta unos contrapesos en el suelo. Los cables pueden ser sustituidos por pilares de hormigón prensado traba5ando a compresión.
Fuente !
puente atirantado asi"tri#o$ SNP Brid%e! No&' "ost en Eslo&a(uia
II,7,=,< PUEN%E A%IRAN%AD" DE %"RRE !"N%RAPES" Es un puente similar al otro, salvo que los cables no continan hasta el contrapeso, sino que están anclados a la torre, la torre a su ancla5e en el terreno, uno de los pioneros de este diseño es =antiago calatrava con el puente del alamillo en =evilla.
1"
Fuente 1 puente
atirantado de torre #ontrapeso$ del Ala"illo en Se&illa
7,=,< P"R SU SIS%E&A DE SUSPENSI(N La distribución ! su sistema de suspensión es uno de los aspectos fundamentales que se le debe analizar en el diseño de un puente atirantado, !a que este no solo afecta el comportamiento ! desempeño estructural de un puente, sino tambi#n sus dimensiones, los m#todos constructivos !, al final, el costo total de construcción. Los sistemas de construcción en general pueden ser.
>e suspensión central:
Fuente5 puente de suspensión central, elaborado por
>e suspensión lateral:
Fuente !
puente de suspensi)n lateral$ ela*orado por Ri#ardo Pre+ ' "ar#o Man+ano
1+
>e suspensión en tres planos :
Fuente !
Puente de suspensi)n en tres planos$ ela*orado por Ri#ardo Pre+
La elección del tipo de suspensión depende básicamente del ancho del tablero ! de la rigidez necesaria para que este pueda soportar cargas torsionales. La ma!oría de los puentes atirantados tienen el sistema de suspensión lateral.
7,>,< P"R SU F"R&A DE DIS%RI0U!I"N DE L"S A0EN5UES n aspecto fundamental en el diseño de puentes atirantados es la distribución geom#trica de los obenques. En este caso, generalmente se consideran cuatro diferentes tipos de diseño.
4ipo arpa o cables paralelos
Fuente
!Tipo Arpa ela*orado por Ri#ardo Pre+ ' Mar#o Man+ano
=ipo %banico, desplazados todos los cables desde la parte alta de las pilas y con distribucion sim'trica!
1.
Fuente !tipo
=ipo semi5%rpa
Fuente
a*ani#o ela*orado por Ri#ardo Pre+ ' Mar#o Man+ano
!tipo se"i Arpa ela*orado por Ri#ardo Pre+ ' Mar#o Man+ano
=ipo asim'trico, sus cables no son paralelos y no tienen distribucion uniforme!
Fuente !tipo
asi"tri#o ela*orado por Ri#ardo Pre+ ' Mar#o Man+ano.
7,>,9, tablero, cables u obenques, y las torres! n general, en el diseo e3iste una relación directa entre estos tres elementos, ya que entre ellos las cargas se reparten de tal forma en que la carga esta sobre el tablero, el tablero trasmite las cargas y su peso propio a los obenques, los obenques trasmiten las fuerzas a las torres, y 1/
las torres trasmite estas fuerzas a la cimentación! %dem-s, cabe mencionar que debido a que los obenques son diagonales, se obtiene una fuerza de compresión en cada dovela del tablero!
Fuente !
Dia%ra"a de distri*u#ion de ,uer+as en puente atirantado ela*orado por Ri#ardo Pre+ '
Mar#o Man+ano.
II,?,< !ARA!%ERIS%I!AS DE L"S "0EN5UES ?os obenques se pueden organizar de diversas maneras seg0n la longitud o luz del puente! n la actualidad, “se utilizan distancias entre anclajes que var&an entre cinco y veinte metros, de forma que la 2e3ión que podemos llamar local, la debida a la distancia entre los apoyos generados por los obenques, es insignicante respecto a la 2e3ión que se produce por la deformación general de la estructura! 6i en un principio la nalidad de los obenques era crear una serie de apoyos adicional al tablero, para transformar un puente de luces grandes en uno de luces medias! ste planteamiento ha evolucionado hasta considerar a los obenques como un medio de apoyo continuo y el-stico del tablero!
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Fuente !-
tipos de torres ela*orado por Ri#ardo Pre+ ' Mar#o Man+ano
II,@,< !ARA!%ERIS%I!AS DEL %A0LER" El tablero interviene en el esquema resistente básico de la estructura del puente atirantado porque debe resistir las componentes horizontales ;de compresión< que le trasmiten a los tirantes. Estas componentes generalmente se equilibran en el propio tablero porque su resultante, igual que en la torre, debe ser nulo.
Fuente !,or"a
de ta*lero Postesado ela*orado por Ri#ardo Pere+ ' Mar#o Man+ano.
?a peralte de la sección transversal del tablero depende en gran medida de la disposición de los tirantes, pues a mayor distancia entre obenques el peralte debe ser mayor debido a que se necesita soportar cargas mayores y controlar mayores deformaciones!
III. INGENIERIA BASICA 3.1. ESTUDIOS BASICOS PARA LA PROYECCION DEL PUENTE )l realizar la estructura de un puente, es mu! importante tener en cuenta una serie de estudios, que se vuelven básicos al momento de obtener datos para la elaboración de antepro!ectos ! pro!ectos del mismo. Estos datos obtenidos deben ser completos ! detallados. Los estudios dependen de la magnitud ! comple5idad de la obra: • • •
Estudios topográficos. Estudios hidrológicos e hidráulicos. Estudios geológicos ! geot#cnicos. 18
• • • • • •
Estudio de riesgo sísmico. Estudio de impacto ambiental. Estudio de tráfico. Estudios complementarios. Estudio de diseño ! trazo vial de accesos. Estudio de alternativa de antepro!ecto.
3.1.1. ESTUDIO TOPOGRÁFICO: La topografía de la zona donde se ubique el puente deberá documentarse mediante planos con curvas de nivel ! fotografías, registros digitales e informes. )l realizar este tipo de estudios se tiene los ob5etivos siguientes:
=e tiene que realizar los traba5os de campo necesarios para la obtención de
datos, ! posteriormente la elaboración de planos topográficos. Los datos recopilados deben de ser los suficientes para proporcionar la información necesaria para los estudios hidrológico?hidráulico ! geológico?
geot#cnico. La topografía tiene que ser clara, para que de esta manera poder definir la ubicación ! la dimensión de los elementos estructurales ;implantación de la
estructura< =e debe definir puntos de referencia, para poder realizar el planteo en la etapa de construcción.
$omo requerimientos básicos para la elaboración de estos estudios tenemos los siguientes:
=e debe realizar un levantamiento topográfico general de la zona del pro!ecto, documentando en planos con las curvas de nivel, además este levantamiento debe de comprender por lo menos %@@ m a cada lado del
puente en dirección longitudinal ! transversal. Los planos deberán indicar los accesos del puente, así como autopistas, caminos u otras posibles referencias. >eberá indicar tambi#n la vegetación
e8istente. $uando se tiene puentes sobre cursos de agua, deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo, es necesario indicar el curso del agua ! los límites apro8imados de aguas má8imas ! mínimas .cuando las 19
circunstancias lo ameriten deberá indicarse el meandro del rio ! niveles de
agua observados en eventos de carácter e8cepcional. bicar fuente de abastecimiento de materiales, energía, agua, etc. $uando e8istan edificaciones u otras obras que interfieren con el puente, se debe realizar un levantamiento catastral de la zona.
3.1.2. ESTUDIOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS: =e debe establecer las características hidrologías de los regímenes de avenidas má8imas ! e8traordinarios ! los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento del rio que permiten definir los requisitos mínimos del puente ! su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la estructura. =e debe considerar en el estudio la presencia del puente ! sus efectos en cambios del r#gimen hidráulico del rio, para ello los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentes deben permitir establecer lo siguiente:
bicación optima del cruce. $audal má8ima del diseño hasta la ubicación del cruce $omportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprende el cruce. Area de flu5o a ser confinada del puente. /ivel má8imo de agua en la ubicación del puente. Brofundidades de socavación general, por contracción ! local. Brofundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, segn el tipo de cimentación.
Estos estudios deben de ser documentados a trav#s de un informe, el cual debe de contener por lo menos:
$aracterísticas del rio en la zona del pro!ecto. $aracterísticas hidráulicas. R#gimen de caudales. $audal de diseño ! periodo de retorno. >efinición de la luz del puente ! de los niveles del fondo de la
superestructura. Brofundidad recomendable para la ubicación de la cimentación, segn su
tipo, tomando en cuenta los niveles freáticos u otras características. $aracterísticas de las obras de defensa ! encauzamiento.
1:
$onclusiones ! recomendaciones sobre el estudio realizado.
3.1.3. ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS Este tipo de estudios están relacionados con
la realidad sísmica ! sus
antecedentes.
3.1.3.1. Est!"#s $%#&'$"(#s: El informe geot#cnico es un con5unto de reconocimientos del terreno ! la interpretación de los datos obtenidos, que permitan caracterizar los diversos suelos presentes en la zona de estudio. >ebe contener todos los datos relevantes para la correcta construcción del pro!ecto. Los estudios se elaboran en base a ensa!os de campo ! laboratorio adecuados al tipo de pro!ecto para el que se solicite. Los principales ob5etivos que se tiene que realizar son los siguientes. >eterminar el tipo ! nivel de cimentación. >eterminar la presión de traba5o. >eterminar el talud de e8cavación !Co contención de paredes. >eterminar la posición del nivel freático. >eterminar el modo de e8cavación. >eterminar la agresividad de suelos ! agua. >ar solución a problemas del terreno. )* S#+!%#s:
Los sondeos geot#cnicos son perforaciones de pequeño diámetro, que permite reconocer la naturaleza ! localización de distintas capas del terreno así como e8traer muestras del mismo ! realizar ensa!os Din situ La cantidad ! profundidad de sonda5es depende de la magnitud ! comple5idad del pro!ecto. En el caso de puentes de hasta %@@ m, se puede realizar como minio un sonda5e de e8ploración por cada componente estructural ;estribo, zapata, pilar, macizo de ancla5e, grupo de pilotes, etc.<. =e puede complementar con ensa!os de refracción sísmica. En caso de puentes de gran longitud, deberá tomarse la variabilidad de las condiciones de terreno a lo largo del e5e del puente. La profundidad de e8ploraciones ! sonda5es estará definida considerado un pre? dimensionamiento de la cimentación ! las condiciones locales del subsuelo. >e ";
esta manera se puede o no incrementar la profundidad de los sonda5es si las condiciones del subsuelo lo requieren.
,* E+s)#s !% ()/# Los m#todos de ensa!o realizados en campo deben e5ecutarse en base a prácticas establecidas ! normas t#cnicas especializadas relacionadas con los ensa!os respectivos. $on este tipo de ensa!os se logra obtener parámetros de resistencia ! deformación de los suelos o rocas de fundación, así como perfil estratigráfico. Los varios tipos de ensa!os se pueden realizar son los siguientes: a< Ensa!os en suelos: Benetración estándar Refracción sísmica $ono estático Bermeabilidad Feleta de campo Bresurometria Blaca estática b< Ensa!os en rocas: >e carga en placa fle8ible >e carga en placa rígida $omprensión unía8ial en roca d#bil. >eterminación de la resistencia al corte diario, en discontinuidades de roca. G#todo de fractura miento hidráulico (* E+s)# !% &),#0)t#0"#: >e la misma forma que en los ensa!os de campo estos deben cumplir normas t#cnicas especializadas relacionadas con ensa!os respectivos. Bueden tomarse los siguientes ensa!os: a. Ensa!os en suelos: $ontenido de humedad 2ravedad especifica >istribución granulom#trica >eterminación del límite líquido ! limite plástico Ensa!o de corte directo Ensa!o de comprensión no?confinada Ensa!o tria8ial no consolidado no drenado "1
Ensa!o de consolidación Ensa!o de permeabilidad b. Ensa!o en rocas: >eterminación del módulo elástico Ensa!o de compresión tria8ial Ensa!o de compresión no confinada Ensa!o a la resistencia a la rotura
3.1.3.2. Est!"#s $%#&'$"(#s: Los ob5etivos de los estudios geológicos son establecer características geológicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificado tanto su distribución como sus características geot#cnicas correspondientes. Los estudios geológicos comprenderán:
>escripción geomorfológica Honificación geológica de la zona *dentificación ! características de fallas geológicas >efinición de zonas de deslizamientos, quebradas, aluviones sucedidos en el pasado ! de potencial ocurrencia en el futuro Recomendación de canteras para materiales de construcción *dentificación ! características de los sismos e8istentes ! de los posibles sismos e8istentes ! de los posibles sismos que puedan e8istir a futuro
3.1.. ESTUDIOS DE RIESGO SSICO Estos estudios están asociados a la geotecnia ! geología ! de esta manera poder identificar potenciales fuentes sísmicas .se debe hacer un estudio particular de peligro de riesgo sísmico. 4ienen como finalidad determinar los aspectos de diseño que definan las componentes horizontales ! verticales del sismo a nivel de la cota de cimentación. Bara realizar estos estudios se tiene que tener en cuenta tanto la zona sísmica así como el tipo de puente ! su longitud ! las características del suelo. Estos estudios se basan en requerimientos dados en códigos de diseño ! construcción de obras civiles.
""
3.1.4. ESTUDIOS DE IPACTO ABIENTAL 4oda obra civil puede afectar al medio que lo rodea. Guchas veces esta modificación es positiva para los ob5etivos sociales ! económicos que se trata de alcanzar, sin embargo cuando no se hace un
debido planteamiento de su
ubicación, fase de construcción ! etapa de operación, se puede llegar a alterar gravemente el medio ambiente. La información básica que estos estudios deben tener es:
)nálisis de la información sobre el estado de los puentes ad!acentes a la
zona del pro!ecto Especificación de los componentes ambientales del área de influencia del
pro!ecto *dentificación de los impactos ambientales potenciales *dentificación de medidas preventivas ! correctivas, para su posterior implementación.
)*. R%5%0""%+t# !% &#s Est!"#s La evaluación de *mpacto )mbiental será establecida por la autoridad competente ! es necesaria sobre todo en aquellos pro!ectos con ma!or potencial para impactar negativamente en el ambiente como son las nuevas estructuras. Los estudios deben desarrollarse basándose en el Garco Legal de la $onstitución Bolítica del Ber promulgado el año de %11I, en la Resolución Ginisterial /%&%? 1(4$$C%9.@I del 69 de )bril de %11( que aprueba los J4#rminos de Referencia para Estudios de *mpacto )mbiental en la construcción Fial ! en el JGanual )mbiental para el >iseño ! construcción de FiasJ propuesto por la >irección 2eneral del Gedio )mbiente
,*. 6t#!#s !% A+7&"s"s La metodóloga a seguir en un estudio de *mpacto )mbiental será la siguiente: •
*dentificación de *mpactos $onsiste en identificar los probables impactos a ser investigados, para lo cual es necesario conocer primero de la manera más amplia el escenario sobre el cual incide el pro!ectoK cu!a ubicación, e5ecución ! operación afectara el entorno ecológico. )s mismo, es "+
imprescindible el conocimiento del pro!ecto a desarrollar, que involucra no sólo el conte8to t#cnico sino tambi#n las repercusiones sociales ! •
e8periencias del desarrollo de este tipo de pro!ectos en otros escenarios. Brevisión de *mpactos El ob5etivo 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. *nterpretación de *mpactos *mplica analizar cuán importante es la alteración
•
medio ambiental en relación a la conservación original del Area. *nformación a las comunidades ! a las autoridades sobre los impactos ambientales En esta etapa ha! que sintetizar los impactos para presentarlos al pblico que será afectado por los impactos ambientales detectadosK ! a las autoridades políticas con poder de decisión. La presentación deberá ser lo suficientemente ob5etiva para mostrar las venta5as ! desventa5as que
•
conlleva la e5ecución del pro!ecto. Blan de Gonitoreo o $ontrol )mbiental 0undamentalmente en esta etapa se debe tener en cuenta las propuestas de las medidas de mitigación ! de compensación, en función de los problemas detectados en los pasos previos considerados en el EstudioK asimismo, la supervisión ambiental sustentada en normas legales ! t#cnicas para el cumplimiento estricto de las recomendaciones.
(*. I+8#0)("'+ 9+") 5% 0%5"%0%+ &#s %st!"#s !% I/)(t# A,"%+t)& %+ P%+t%s La información mínima para un estudio de *mpacto )mbiental en Buentes será: • • • • • • • • • • • •
0auna silvestre 0lora ad!acente Bresencia de agua en el cauce Relieve topográfico >eforestación en los taludes del cauce Brobabilidad de erosión lateral de los taludes Gaterial sedimentado en el Lecho del cauce Bresencia de recursos hidrobiológicos Falor est#tico del paisa5e >ensidad de población Red de transportes ad!acentes. 3tras estructuras ad!acentes ".
3.1.. ESTUDIO DE TRAFICO =era necesario realizar los estudios de trafico correspondientes a volumen ! clasificacion de transito en puntos establecidos en la zona, segn la trascendencia que tenga la obra, con el ob5etivo de determinar las caracteristicas de las diferentes obras viales aledañas al puente ! la superestructura del mismo. =i se considera que se tiene que realizar este estudio, la metodologia a seguir sera la siguiente:
)* C#+t%# !% t0)8"(#: se ubicara estaciones de conteo en el area de influencia, detallando esto en un grafico. =e debe tener personal calificado para la recoleccion de datos,mcu!a informacion sera acumulada por intervalos de tiempo definidos. ,* C&)s"8"()("#+ t),&)("#+ !% &) "+8#0)("#+: una vez recopilados los datos, se ane8a cuadros indicando el volumnen ! clasificacion vehicular por estacion. (* A+)&"s"s (#+s"st%+(") !% &) "+8#0)("#+: ) fin de obtener los factores de correccion estacional para cada estacion,se compara estadisticas e8istentres con los datos medidos. !* T0)8"(# )(t)&: !a obtenidos los conteos de volumenes de trafico ! determinados los factores de correccion, se deebra obtener el indice medio diario ;*.G.><. ) cumplir con este proceso de recoleccion de datos se procede a realizar el informe correspondiente, el cual ,debe contener por lo menos la siguiente informacion: • • • • •
$uantia de vehiculos totales para cada estacion ! por sentido $lasificacion por tipo de vehiculo para cada estacion ! por sentido *ndice medio diario;*.G.>< por estacion ! sentido Blano ubicado las estaciones de conteo e indicando cada sentiso $onclusiones ! recomendaciones
3.1.;. ESTUDIOS COPLEENTARIOS Los estudios se refieren a aquellos traba5os que son complementarios a los estudios básicos, como son las *nstalaciones El#ctricas, *nstalaciones =anitarias,
"/
=eñalización, $oordinaciones con terceros ! cualquier otro que sea necesario al pro!ecto. En lo que se refiere a *nstalaciones El#ctricas, la factibilidad del servicio, as como su punto de aplicación, ! en lo que se refiere a *nstalaciones =anitarias, la verificación ! posibles influencias de las redes e8istentes de )gua !Co >esag# serán coordinadas con los organismos encargados de los servicios de Electricidad ! =aneamiento respectivamente. La señalización deberá estar de acuerdo con las necesidades del puente ! accesos ! en concordancia con el Ganual de =eñalización vigente. $ualquier imprevisto o problema deberá ser coordinado con la Gunicipalidad respectiva !Co con terceros que pudieran estar relacionados.
)* D#(%+t)("'+ =e deberá documentar mediante un informe detallado de todas las coordinaciones efectuadas. Este informe deberá incluir por lo menos: M
>ocumentos que iniciaron las coordinaciones ! sus respectivos documentos
M
de respuesta. El informe deberá indicar los puntos más importantes de las coordinaciones, indicando fechas, nombres ! direcciones o tel#fono de los responsables de
M M
dichas coordinaciones. Blanos !Co esquemas que se requieran $onclusiones ! recomendaciones
3.1.<. ESTUDIO DE DISE=O Y TRA>O VIAL DE ACCESO Es importante realizar el diseño geometrico, diseño de pavimentos ! señalizacion de los tramos de la carretera que enlazan el puente en su nueva ubicación con la carretera e8istente.
)* D"s%?# G%#6t0"(#: M >efinición del alineamiento horizontal ! perfil longitudinal del e5e en los M
tramos de los accesos. >efinición de las características geom#tricas ;ancho< de la calzada, bermas ! cunetas en las diferentes zonas de corte ! relleno de los
accesos. ,* T0),)@#s T#/#$078"(#s: "7
M
Levantamiento topográfico con curvas a nivel cada % m ! con secciones
M
transversales cada %@ 6@ m. Estacado del e5e con distancias de 6@ m para tramos en tangente ! cada
M
%@ m para tramos en curva. Referenciación de los v#rtices ;B*< de la poligonal definitiva ! los puntos de principio ;B$< o fin ;B4< de las curvas, respecto a marcas en el terreno o monumentación de concreto debidamente protegidos que
M
permitan su fácil ubicación. $álculo de las coordenadas de los v#rtices de la poligonal definitiva
teniendo como referencia los hitos geod#sicos más cercanos. (* D"s%?# !% P)"%+t#s: >eterminación de las características geom#tricas ! dimensiones t#cnicas del pavimento de los accesos, inclu!endo la carpeta asfáltica, base ! sub?base.
!* D"s%?# !% s%?)&")("'+: bicación de cada tipo de señal con su croquis respectivo.
3.1.. ESTUDIOS DE ALTERNATIVAS A NIVEL DE ANTEPROYECTO Breparar antepro!ectos en base a las condiciones naturales de la zona de emplazamiento del puente ;estudios de ingeniería básica< ! a las diversas
soluciones t#cnicamente factibles, para luego de una evaluación
4#cnica. En esta parte se definirá las características básicas o esenciales del puente de cada alternativa de antepro!ecto a nivel de un pre?dimensionamiento ! que permita su evaluación t#cnica ! económica antes de su desarrollo definitivo. El antepro!ecto deberá definir como mínimo lo siguiente: M
Longitud total ! tipo de estructura
M
>imensiones de las secciones transversales típicas. "8
M
)ltura de la rasante ! gálibo
M
4ipo de estribos ! cimentación, anotando las dimensiones básicas
M
Longitud de accesos
M
Brocedimientos constructivos
M
Getodologías principales de cálculo
M
Getrados, costos estimados ! presupuesto
M
Blano topográfico de ubicación del puente con indicación de los puntos de referencia ! niveles
M
$riterios de Nidrología, Nidráulica ! 2eotecnia que 5ustifique la solución adoptada.
)* D#(%+t)("'+ 0%5%0"!) El estudio deberá ser documentado mediante un informe que contendrá como mínimo, lo siguiente: •
>escripción ! )nálisis de cada alternativa
•
Blanos de planta, elevación cortes principales ! plano de ubicación para cada alternativa.
•
$onclusiones ! recomendaciones.
3.1..1. ANTEPROYECTO )l tener que definir la forma de un puente para un lugar determinado , se empieza por ver las condiciones fisicas, topografias , viales, el ambiente climatico, ambiente poblacional , industrial. "9
=eguna esto se procede a plantearse una serie de antepro!ectos geometricos teniendo varias formas tanto para tablero como las torres.
)* G%+%0)&"!)!%s !%& /0#%(t# En este pro!ecto se e8ponen los aspectos relevantes del diseño ! construcción del D/uevo Buente =obre El Río $uarto, construido recientemente en la $iudad homónima de la Brovincia de $órdoba, )rgentina, consistente en un puente principal atirantado con tablero de hormigón pretensado ! pilas principales metálicas, con luz central de %%@ m, dos vanos laterales de
[email protected] m ! viaductos de acceso en ambas márgenes de 9% m, resultando una longitud total de puente de I%I m. El tablero del puente atirantado fue construido íntegramente con elementos de hormigón prefabricados, montados ! ensamblados in situ con equipos convencionales sobre las propias estructuras que constitu!en la infraestructura ! apo!os au8iliares que garantizan la estabilidad del tablero durante la etapa constructiva. Las pilas principales del puente se componen de un tramo inferior de hormigón armado ! un tramo superior metálico fabricado en taller, cu!as partes fueron transportadas a obra, ensambladas en posición horizontal sobre el tablero ! verticalizadas en su posición definitiva mediante un procedimiento de rebatimiento de la pieza con un sistema especial de monta5e. 0inalmente, una vez montadas las pilas en su posición definitiva, se procedió a colocar ! tesar los obenques del puente, removiendo los apo!os au8iliares del tablero, alcanzando la configuración final de la estructura atirantada.
,* D"s%?# (#+(%/t)& t"/#&#$9) %st0(t0)& En el año 6@@&, como parte de los estudios de conectividad ! tránsito realizados en la ciudad de Río $uarto, atravesada de /oroeste a =ureste por el río del mismo nombre, surgió la necesidad de una nueva vinculación vial en el corredor /orte?=ur de la ciudad, vinculando los barrios =an )ntonio de Badua, al =ur, con el barrio -anda /orte.4eniendo en cuenta, por un lado, los condicionantes hidráulicos del río ":
con una elevada actividad hidrodinámica que genera grandes erosiones del cauce durante las crecidas, ! por otro lado, aspectos del desarrollo urbano de un sector perimido de la ciudad, se impulsó la e5ecución de una obra que por su propia impronta produ5era un fuerte impacto regional, optándose por una estructura atirantada de grandes luces, con apo!os convenientemente ubicados en las márgenes del río, protegidos contra la erosión, ! dotada de una imagen est#tica que genera un nuevo polo de desarrollo en la ciudad. )nte el requerimiento de realizar un pro!ecto para la cone8ión vial, en primera instancia se procedió al diseño conceptual de la estructura del puente atirantado, basado en las siguientes ideas estructurales ! procesos constructivos.
=olución del tablero con un entramado ortogonal de vigas principales ! secundarias, tendiente a emplear una tipología de construcción con elementos prefabricados, de tamaños ! peso acotado, de fácil puesta en
obra. =olución de atirantamiento en doble capa, una a cada lado de las veredas laterales del tablero, de forma de materializar un sistema de apo!os ubicados en los e8tremos de las vigas transversales, pró8imo a los puntos de apo!o provisorio que se utilizan para construir el tablero. >e esta forma, la transferencia de carga del sistema de apo!os provisorios al definitivo brindado por los obenques es prácticamente directa, ! en el estado constructivo los elementos estructurales del tablero no sufren solicitaciones ma!ores a las de servicio.
4ablero suspendido completamente de los obenques, sin apo!os sobre el travesaño de las pilas principales, evitando la aparición de momentos
negativos importantes en dicha zona por la presencia de Dpuntos duros. Bilas con fustes inclinados que se cierran en elevación, que me5oran notablemente el comportamiento torsional del tablero frente a cargas asim#tricas ! viento, por la propia geometría de los obenques que forman planos oblicuos inclinados hacia el interior del puente, con una apreciable componente de fuerza fuera del plano vertical de las vigas
longitudinales del tablero. =olución de cables en abanico corregido, que aprovecha al má8imo las venta5as de las disposiciones puras en abanico o en arpaK por un lado, la +;
ma!or eficacia del atirantamiento ! menor altura de pila de la solución en abanico, ! por otra, la sencillez de ancla5e de los cables ! la est#tica !
armonía de la solución en arpa. >iseño de la parte superior de las pilas principales, incluido sus fustes ! el e8tremo superior con el sistema resistente para el ancla5e de los obenques, con estructura completamente metálica, que permitió su fabricación en taller, en condiciones óptimas de e5ecución ! control de calidad. Bor otro lado, permitió la e5ecución de este componente en
forma paralela a la construcción del tablero. Ferticalizado de las pilas metálicas por rebatimiento mediante un sistema especial de monta5e, con gatos, cables ! estructuras au8iliares, diseñadas con componentes modulares de fácil transporte ! monta5e en obra, que permitió garantizar un nivel mu! alto de seguridad durante toda la maniobra de monta5e de las pilas.
El diseño final del puente atirantado resultó en una estructura de tres vanos con luces parciales de
[email protected] m O %%@ m ?
[email protected] m, con una longitud total entre sus 5untas e8tremas de 6%% m, con un tablero de hormigón pretensado de %'.7@ m de ancho total, formado por dos semi calzadas de 7.&@ m de ancho cada una, delimitadas por un separador central ! defensas laterales tipo /eP +erse!, ! veredas peatonales de 6.@ m de ancho protegidas con una baranda peatonal ubicadas en ambos laterales del tablero. El tablero se encuentra apo!ado elásticamente en los obenques distribuidos en luces parciales uniformes de %%.@ m, mediante dos familias de obenques ubicados en planos inclinados, fi5ados mediante ancla5es pasivos en el e8tremo superior de los pilones ! ancla5es activos ubicados en los bloques de ancla5e especiales adosados en los e8tremos de las vigas transversales del tablero. La inclinación de los obenques permite materializar el gálibo horizontal ! vertical requerido por el diseño vial, garantizando, por una parte, la protección de los cables mediante una holgura geom#trica entre los propios cables ! el perfil de los vehículos que circulan por el puente, ! por otra parte, un paso libre suficiente para la circulación peatonal en las veredas.
+1
La disposición de las familias de cables corresponde a la tipología de abanico corregido o semiarpa, es decir, los obenques se anclan en el tablero a intervalos regulares, mientras que en la pila lo hacen buscando la má8ima altura posible, ! en la cara correspondiente al mismo lado del obenque, lo que permite lograr un ordenado diseño de los ancla5es en el interior de la pila. Las pilas principales del puente tienen una configuración en forma de DN corregida, con dos fustes laterales inclinados, vinculados deba5o del tablero con una viga travesaño, ! en su e8tremo superior los fustes se verticalizan ! se arriostran mediante dos vigas. Las pilas principales del puente poseen una altura total de (1.@ m, de los cuales los primeros %%.%9 m a partir del cabezal se e5ecutaron de hormigón armado inclu!endo la viga travesaño inferior, ! el resto de la pila de I&.'9 m de altura se resolvió con una estructura metálica. En Figura 1 se presenta una vista frontal de
las pilas del puente. Figura 1:Vista general del puente atirantado sobre el rio cuarto
$ompletan la infraestructura del puente las pilas de retención e8tremas ! las pilas de retención intermedias ubicadas en la zona central de los tramos laterales del puente, ambas estructuras de hormigón armado. El tablero, además de estar sustentado por los obenques, se apo!a en las pilas de retención e8tremas e intermedias, en ambos casos mediante una articulación pretensada,
materializada
mediante barras de acero
especial ancladas
superiormente en el tablero e inferiormente en un punto ubicado deba5o del fuste, con ob5eto de impedir los posibles movimientos de elevación del tablero respecto de
+"
estas pilas, pero permitiendo el deslizamiento horizontal relativo entre ambos sistemas mediante los oportunos dispositivos de apo!o.
Figura 2: Esuema estático del puente atirantado
En la Figura 2 se representa el esquema estático del puente, donde se puede apreciar que la estabilidad longitudinal del puente en servicio se logra e8clusivamente con la rigidez ! resistencia de las pilas principales, actuando como grandes m#nsulas arriostradas en su e8tremo superior por los obenques. En sentido transversal, el tablero se apo!a en forma articulada en las seis pilas, dos principales ! cuatro laterales, permitiendo la transferencia de las acciones del viento en proporción a las rigideces del con5unto tablero?pilas. En el caso del sismo, cu!a verificación se realiza en estado límite ltimo, se disponen de topes de contacto en todas las pilas, tanto transversales como longitudinales ! las acciones del sismo se reparten en forma proporcional a las rigideces de las pilas.
F+!)%+t#s: El puente está ubicado en la zona de cauce ! planicie de inundación del Río $uarto, que presenta características típicas de río de llanura, con cauce eandriforme. El perfil de suelos encontrado Figura 3 consiste en un estrato superficial de I a & m de espesor de arenas gruesas, con transiciones hacia arenas limosas ! limos arenosos, apo!ado sobre un estrato inferior de limos arenosos ! arcillas limosas de ba5a plasticidad, con resistencia relativamente blanda en superficie incrementándose en profundidad hasta valores medios de compacidad. La caracterización de los suelos se realizó mediante ensa!os convencionales de penetración ;=B4<, con e8tracción de muestras ! ensa!os de laboratorio, ! una campaña de ensa!os complementarios de propagación de ondas ; =)=Q<. ++
Las características del perfil estratigráfico encontrado definieron las fundaciones del puente, de tipo profunda, con pilotes e8cavados ! colados in situ. La fundación de cada uno de los fustes de las pilas principales consiste en un grupo de %6 pilotes de @.'@ m de diámetro, de 6' m de longitud, vinculados por un cabezal ubicado inmediatamente por deba5o del nivel del cauce del río, con una viga de fundación de sección rectangular de %.@ m de ancho ! 6.@ m de altura que arriostra ambos cabezales. La fundación de las pilas de retención e8trema está formada por un grupo de ( pilotes de @.' m de diámetro para cada una de sus columnas, conectados con un cabezal superior ! una viga riostra inferior de sección rectangular de @.7 m de ancho ! %.6 m de altura, mientras que la fundación de las pilas de retención intermedia consiste en dos pilotes columna de %.6 m de diámetro. >ada la sensibilidad del m#todo constructivo a posibles asentamientos de las estructuras de monta5e au8iliares, así tambi#n por la sensibilidad a deformaciones diferenciales de los apo!os definitivos del sistema estructural del puente de alta hiperestaticidad, ! la necesidad de realizar una verificación e8perimental de las capacidades geot#cnicas de pro!ecto en pilotes construidos, se realizó una serie de ensa!os de carga a8ial, cu!os resultados fueron cote5ados con las predicciones de pro!ecto ! fueron utilizados para validar los diseños a la luz de la evidencia empírica. En la etapa de pro!ecto del puente, ! a los fines del diseño de las fundaciones, se realizó la estimación de la respuesta carga deformación vertical de los pilotes ;curvas t?z< de las pilas principales ;Bilas / 9 ! 7<, pilas de retención e8trema e intermedia ;Bilas / I ! &<, ! pilotes au8iliares para el apo!o provisorio de la superestructura durante la construcción del puente, realizadas a partir de las propiedades del suelo determinadas en los estudios realizados en el emplazamiento. )simismo, a los fines del diseño de las fundaciones de las pilas principales ! de retención, se calcularon las curvas carga deformación lateral de los pilotes ;curvas p!<, teniendo en cuenta la interacción del grupo de pilotes, aplicando la metodología del Ganual de procedimientos de construcción ! diseño de pilotes e8cavados ;Reese ! 3S/eillT6U, %1''<. Las curvas t?z obtenidas mediante análisis fueron contrastadas mediante una serie de ensa!os de carga dinámica a ba5as deformaciones, con el ob5eto de verificar la rigidez inicial de los pilotes ! predecir el comportamiento ba5o cargas de servicio, complementándose las pruebas de campo +.
con un ensa!o estático de un pilote de la pila principal ;Bila / 7< hasta un nivel de carga ligeramente superior al de servicio, con el ob5eto de verificar las predicciones en el rango no?lineal. Figura 3: perfil geol!gico en la zona del puente
El error no se encuentra el origen de la referencia, muestra las curvas carga deformación vertical estimadas para las pilas principales, pilas de retención ! pilas au8iliares, ! tambi#n se grafica la estimación de la rigidez inicial para ba5a deformaciones, siendo esta dos curvas un límite superior e inferior respectivamente de las deformaciones esperadas en el rango de las cargas de servicio.
Figura 4: "urvas carga#deformaci!n vertical estimada
En la Tabla 1 se presenta la comparación entre la predicción analítica de la rigidez vertical del pilote a ba5as deformaciones ! la rigidez inicial de los pilotes +/
determinada con los ensa!os dinámicos, observándose que en general la rigidez medida fue superior a la calculada, entre un I@ a (@ V, pudi#ndose e8plicar estas diferencias, en parte debido a cierto grado de conservadurismo que presentan los m#todos prácticos de diseño que recomiendan adoptar un módulo de corte del suelo igual a 6CI del valor determinado en los ensa!os =)=Q, ! por otra parte, en el caso de los pilotes con ensanchamiento de la punta, el aporte efectivo a la rigidez vertical del acampanamiento del pilote que fue despreciado en las predicciones analíticas. 4eniendo en cuenta estos aspectos mencionados, los resultados de la evaluación e8perimental mostraron que los pilotes se comportaron en forma mu! satisfactoria, presentando una rigidez vertical superior a la prevista.
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Tabla 1: ensa$os de rigidez vertical a bajas deformaciones
En forma complementaria a las mediciones dinámicas, se realizó un ensa!o de carga estático sobre un pilote correspondiente a la Bila Brincipal / 7 hasta una carga má8ima de 6'I t, ligeramente superior a la de servicio ! que representa el 79 V de la capacidad geot#cnica ltima esperada. Los resultados del ensa!o estático prácticamente coinciden con los valores estimados mediante el modelo no?lineal en el rango de cargas de servicio. El asentamiento medido para la carga normal de servicio de 6%9 t fue de %.9 mm, mientras que las previsiones de cálculo arro5aban un valor estimado de 6.9 mm. La +7
rigidez inicial determinada con el ensa!o estático arro5ó un valor de 67I6@@ tCm prácticamente id#ntica a la medición a ba5as deformaciones del ensa!o dinámico. )demás, se pudo corroborar e8perimentalmente que la capacidad geot#cnica ltima del pilote calculada en etapa de pro!ecto de un valor de ((& t concuerda apro8imadamente con el valor de (&7 t determinado a partir de los resultados e8perimentales del ensa!o estático. En la Figura 5 se muestra la comparación entre los resultados del ensa!o de carga estático, las predicciones de diseño, ! los resultados del ensa!o a ba5as deformaciones con la predicción no?lineal, pudi#ndose destacar que e8iste un e8celente a5uste entre los resultados del ensa!o estático ! la predicción no?lineal realizada sobre la base de los ensa!os dinámicos en el rango de las cargas normales de servicio, mientras que la curva carga deformación utilizada en el diseño arro5a valores de desplazamiento un 7@V superiores a los determinados e8perimentalmente. •
P"&)s /0"+("/)&%s
Las pilas principales del puente tienen una configuración en forma de DN corregida, con dos fustes laterales inclinados, vinculados deba5o del tablero con una viga travesaño, ! en su e8tremo superior los fustes se verticalizan ! se arriostran mediante dos vigas transversales. Las pilas principales del puente poseen una altura total de (1.@ m, de los cuales los primeros %%.%9 m a partir del cabezal se e5ecutaron de hormigón armado inclu!endo la viga travesaño inferior, ! el resto de la pila de I&.'9 m de altura se resolvió con una estructura metálica.
+8
Figura 5: predicciones vs resultados de ensa$o de carga estatico
Los fustes laterales inclinados del tramo inferior de hormigón armado son de sección ca5ón de 6.%@ m de ancho, 6.9@ m de canto ! @.(@
[email protected]@ m de espesor, ! la viga transversal ubicada inmediatamente deba5o del tablero tambi#n es de sección ca5ón de %.'@ m de ancho ! 6.@@ m de altura, con espesores de almas de @.I@ m ! alas de @.(@ m. La parte metálica se resolvió con una sección tipo ca5ón de %.9@ m de ancho por 6.@@ m de largo, armada con chapas planas ! rigidizadores longitudinales ! transversales, con uniones soldadas en taller. El e8tremo superior de la pila principal, donde se anclan los obenques, se diseño con dos columnas metálicas de sección ca5ón armada, reforzadas con perfiles ! chapas de acero ! vinculadas con dos vigas de arriostramiento tambi#n metálicas. Las uniones en obra de los diferentes partes en la que subdividió la estructura metálica para su fabricación en taller fueron resueltas con uniones abulonadas. El e8tremo superior de la pila posee los tubos de encofrado metálicos con los perfiles de soporte ! placas de acero de apo!o de los obenques, lo que permitió la prefabricación completa en el taller de esta pieza de geometría comple5a. El diseño geom#trico del e8tremo superior ! la disposición de los obenques en abanico corregido permitió un adecuado esquema de espaciamiento de los ancla5es superiores, que facilitó el monta5e ! las potenciales tareas de mantenimiento o reemplazo de obenques. +9
P"&)s !% 0%t%+("'+ El sistema de apo!os ! vínculos del puente se completa con la instalación de una pila de retención ubicada en ambos e8tremos del puente principal ! una pila de retención intermedia ubicada apro8imadamente en el centro de ambos tramos laterales del puente. La pila de retención e8trema esta constituida por dos columnas principales ubicadas en los e8tremos de la pila, de sección circunvalar de %.%@ m de diámetro, con dos tabiques intermedios de %.6@ m de ancho ! @.(@ m de espesor ! una viga travesaño superior de sección rectangular de @.7@ m de ancho ! una altura de %.6@ m. Los obenques de retención tienen su ancla5e en el e5e de esta pila, ! transfieren su carga. a la fundación mediante un grupo de tensores verticales de acero especial de alta resistencia. La pila de retención intermedia está constituida por un pórtico transversal formado por dos pilotes?columnas de %.6@C%.%@ m de diámetro, vinculados a nivel superior por una viga cabecera de sección rectangular de @.7@ m de ancho ! una altura de %.6@ m, e inmediatamente por deba5o del nivel del cauce por una viga riostra de igual sección. La componente vertical de los obenques de retención correspondientes a esta pila se transmite a la fundación mediante un par de tensores verticales de acero especial de alta resistencia ubicados en el centro de las columnas.
T),&%0# La estructura del tablero del puente principal está constituida por un con5unto de vigas transversales espaciadas cada %%.@ m, de sección doble te invertida, con un ala inferior de %.6@ m de ancho por @.I@ m de altura, ! un alma de altura variable de %.'& m a 6.@1 m, que tiene adosado en sus e8tremos los bloques de ancla5es de los obenques con una escotadura donde se conectan con hormigón de segunda etapa las dos vigas principales longitudinales de sección ca5ón, de %.'@ m de altura total, formada por una sección tipo premoldeada de %.6@ m de ancho ! %.9& m de altura ! una losa superior de espesor variable de @.6@ m a @.6I m. )demás, sobre la viga transversal se apo!an un con5unto de cinco vigas secundarias de sección doble te de @.&' m de altura con una losa superior de @.%7 m de espesor mínimo que completan el tablero del puente. =e +:
mantiene la pendiente transversal del tablero del 6 V a dos aguas, con drena5es convenientemente dispuestos sobre la calzada ! veredas del puente. La terminación superficial de la calzada se realiza mediante una carpeta asfáltica de un espesor mínimo de ( cm. Los obenques se anclan en forma directa sobre los bloques especiales adosados a las vigas longitudinales cu!as dimensiones son de %.&@ m de largo, %.%I m de ancho, ! %.'& m de altura, cada uno de ellos contiene un ca5etín ! el tubo de encofrado con la inclinación correspondiente
a cada
obenque.
En
la
Figura
6 se
representa
esquemáticamente la composición estructural del tablero del puente.
Figura 6: representacion esuematica de la estructura del tablero
O,%+5%s Los obenques son los elementos estructurales encargados de brindar apo!o elástico al tablero del puente ! transferir las cargas a las pilas principales. El sistema de obenques adoptado en el puente, además de garantizar una adecuada capacidad de carga a rotura ! resistencia a la fatiga, presenta un diseño especial que asegura la durabilidad ! permite la intercambiabilidad de los cordones individuales que forman el obenque. Los obenques adoptados en el puente corresponden al sistema compacto ==* 6@@@ de F=LTIU , formado por cordones paralelos, cu!as características principales son: .;
M
$ordones paralelos de acero especial individualmente revestidos
M
;monocordón< Faina e8terna de N>BE ;polietileno de alta densidad< en toda la longitud
M M
libre del obenque, con sistema antivibración. *nstalación del obenque cordón por cordón. $apacidad para reemplazar individualmente cada cordón.
IV. ETODO O PROCESO CONSTRUCTIVO El m#todo más utilizado para la construcción de puentes atirantados de grandes luces, sobre un curso de agua ma!or o para sortear elevadas alturas en zonas montañosas o quebradas mu! pronunciadas, es la t#cnica de avance por voladizos sucesivos, donde se e5ecuta el tablero a partir de un punto o apo!o fi5o, en general, un tramo inicial de tablero vinculado a la pila, a partir del cual se avanza progresivamente en la construcción del tablero, generándose estructuras parciales estabilizadas con tensores au8iliares o los propios obenques definitivos del puente. En el caso de puentes atirantados de luces medianas, en general, hasta unos 6@@ m de longitud, ubicados sobre cauces de agua donde es posible desviar el río o reducir la sección de escurrimiento mediante terraplenes de avance, o para emplazamientos en zonas urbanas donde es viable instalar estructuras au8iliares, es mu! utilizada ! conveniente la t#cnica de construcción del tablero completo sobre un con5unto de apo!os provisorios, o incluso sobre terraplenes de suelo que sirven de apo!o continuo al tablero. )l completar este proceso, se constru!en o montan las pilas principales, ! a continuación se colocan los obenques alcanzando la configuración estática final de la estructura. Luego se remueven los apo!os provisorios o los terraplenes que se utilizaron para la construcción del puente alcanzando la situación final de pro!ecto. El proceso constructivo del puente atirantado sobre el Río $uarto fue desarrollado siguiendo esta ltima metodología. )demás, la construcción de las diferentes estructuras se resolvió en ma!or parte con sistemas de prefabricación, tanto para el tablero construido con componentes de hormigón pretensado, como las pilas principales resueltas con una estructura metálica fabricada en taller, ambos conceptos de fabricación con un notable desarrollo en nuestro país. .1
La construcción del puente se inició con la e5ecución de las fundaciones, las cuatro pilas de retención, las pilas au8iliares de apo!o ! los fustes ! viga travesaño inferior de las pilas principales del puente, hasta el nivel de empalme con el tramo de pila metálico. El tablero del puente atirantado fue construido íntegramente sobre un sistema de apo!os au8iliares formado por pares de pilotes?columnas de hormigón armado. En primer t#rmino se montaron las vigas transversales, en segundo lugar las vigas longitudinales tipo D, las vigas secundarias tipo D* ! las prelosas del tablero. ) posterior se colocaron las armaduras complementarias en los nudos ! losa ! se completó el hormigonado de segunda etapa. )demás, durante la e5ecución del tablero se e5ecutaron los pretensados longitudinales ! transversales conforme a pro!ecto, siguiendo el protocolo previsto en el diseño. na vez completado el tablero del puente, se procedió al monta5e de las pilas metálicas que fueron ensambladas en posición horizontal sobre el tablero del puente, adicionándole todos los elementos ! estructuras au8iliares necesarios para el proceso de rebatimiento de la pila ! para el monta5e de los obenques, tales como ore5etas de tiro, pasarelas, andamios, escaleras ! guinches para el iza5e de piezas. El verticalizado de la componente metálica de las pilas principales se realizó mediante un procedimiento de rebatimiento de la pieza sobre un par de bisagras solidarias al tramo inferior de hormigón de la pila, con un sistema especial de monta5e compuesto por gatos hidráulicos, un pórtico au8iliar de volteo, cables de acero ! estructuras au8iliares. 0inalmente, una vez puestas las pilas en su posición definitiva, se procedió al monta5e ! tesado de los obenques del puente ! remoción de los apo!os au8iliares, alcanzándose la configuración estática final de la estructura.
.1.
V%0"8"()("'+ !%& (#/#0t)"%+t# !%& /%+t%
."
>ada la importancia de la obra pro!ectada, se realizó una verificación del comportamiento de la estructura construida, mediante la realizaron de un con5unto de pruebas de carga estática ! ensa!os dinámicos. Los ensa!os realizados en el puente atirantado fueron los siguientes: •
Brueba de carga estática con vehículos cargados ubicados en el centro de la luz principal del tablero, dividida en dos partes: una primera prueba con los vehículos cargados sobre la calzada de lado aguas aba5o, ! una segunda
•
prueba con los vehículos posicionados sobre la calzada de aguas arriba. Brueba de carga con tránsito itinerante, haciendo circular el mismo tren de carga de camiones cargados utilizados para la prueba estática, a una velocidad controlada de apro8imadamente 9 mChora, por todo el desarrollo del puente principal atirantado efectuando detenciones parciales a W, X ! Y
• •
de luz del tablero. Ensa!o dinámico del tablero del puente. Ensa!o dinámico de vibraciones de obenques. ) continuación se reportan los resultados de los pruebas de carga ! su comparación con las previsiones de pro!ecto.
IÁGENES DEL PROCESO CONSTRUCTIVO
.+
..
./
.7
'L"SARI" .8
•
BE/4E:
Estructura requerida para atravesar
un accidente
topográfico o un obstáculo, forma parte de una carretera o está localizado sobre o por deba5o de ella. •
B3/4Z/: >enominación utilizada en el Ber para referirse a puentes de longitud entre 7.@@ m ! %@.@@ m.
•
L3/2*4> >EL BE/4E: >istancia longitudinal entre las 5untas de dilatación e8tremas de la superestructura para puente de un tramo. Bara el caso de puente de varios tramos se tomará la longitud entre las 5untas de dilatación e8teriores de los tramos e8tremos.
•
L3/2*4> >EL 4)-LER3: Es la longitud medida, en el e5e longitudinal del tablero, entre los bordes e8tremos de la losa del tablero.
•
$)LH)>) >EL BE/4E: Es la parte de la superficie del tablero, destinada al tránsito vehicular cu!o ancho se mide en forma perpendicular al E5e Longitudinal del Buente. =e compone de un cierto nmero de carriles más las bermas que constitu!en el acceso de la carretera al puente.
•
$)RR*L: 0ran5a de la calzada destinada a la circulación de una fila de vehículos en un mismo sentido de tránsito.
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)$ER) 3 FERE>): Barte de una vía urbana o de un puente destinada e8clusivamente al tránsito de peatones.
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)/$N3 >EL BE/4E: Es el ancho total de la superestructura e inclu!e, calzadas, aceras, ciclo vías, barreras !Co barandas.
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-ERG): 0ran5a longitudinal, paralela ! ad!acente a la superficie de rodadura de la carretera, que sirve de confinamiento de la capa de rodadura ! se utiliza como zona de seguridad para estacionamiento de vehículos en caso de emergencia.
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+/4): =eparación establecida entre dos partes contiguas de una obra para permitir su e8pansión o retracción por causas de las temperaturas ambientales
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>E=)2[E=: Elementos que permiten evacuar las aguas de lluvias que flu!en sobre la calzada ! aceras del puente.
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>*=B3=*4*F3= >E )B3\3: =on elementos sobre los que se apo!a el sistema de vigas o losas del tablero ! que permite el traspaso de las cargas de la superestructura a la subestructura. 2eneralmente son metálicos o de elastómeros.
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)/4EBR3\E$43: $on5unto de estudios iniciales que hacen posible la evaluación de una solución propuesta, antes de su desarrollo definitivo.
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BR3\E$43: $omprende todos los estudios ! documentos necesarios que hacen posible la construcción del puente. Los estudios son definitivos ! realizados con información más completa ! detallada que a nivel de )ntepro!ecto.
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E=4>*3= -A=*$3= >E */2E/*ER]) >E BE/4E=: $on5unto de estudios para obtener los datos necesarios para la elaboración de los antepro!ectos ! pro!ectos del puente. =on Estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud ! comple5idad de la obra.
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E=BE$*0*$)$*3/E= 2E/ER)LE=: =on aquellas instrucciones que definen las características de los materiales ! los equipos a emplear, determinan los procedimientos constructivos, los m#todos de control de calidad ! los criterios para la aceptación o el rechazo de los materiales o de la construcción, fi5an la modalidad de elaboración de las valorizaciones ! el cronograma de pagos. =on válidas para las obras o para un grupo de obras del organismo contratante.
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E=BE$*0*$)$*3/E= B)R4*$L)RE=: *nstrucciones diferentes a las especificaciones generales, debido a las condiciones especiales de un pro!ecto determinadoK deben ser 5ustificadas por el autor del pro!ecto .:
! aprobadas por el organismo contratante. =on válidas solamente para el pro!ecto específico.
!"N!LUSI"NES •
En conclusión los puentes desde su creación ha 5ugado un papel importante dentro de la vida del humano por le facilitado el trasladarse de un lugar a otro separados !a sea por un río u otro. Los puentes comunican, unen pueblos ! hasta países tra!endo desarrollo ! progreso. Buente es una estructura reticular que facilita las actividades aquellas que pudieran encontrar dificultad en sortear un obstáculo natural o una vía de circulación terrestre o marítima.
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En el desarrollo del presente traba5o se conclu!e que los puentes atirantados es aquel cu!o tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques.
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El sistema estructural ! m#todo constructivo adoptado del puente atirantado permiten la e5ecución de la obra sin imprevistos, alcanzándose todos los ob5etivos previstos en la planificación del pro!ecto.
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RE!"&ENDA!I"NES •
Las recomendaciones que se tienen en consideración al momento de diseñar un puente son necesarias debido a la importancia que estas implican. Los puentes son el componente más vulnerable de una carretera !, aplicando una metáfora, una cadena no está más fuerte que su eslabón más d#bilK los puentes frecuentemente son los elementos que influ!en en que la continuidad del servicio de transporte se efecte en forma permanente ! segura, favoreciendo en general un apropiado funcionamiento del =istema /acional de $arreteras del país.
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Los puentes atirantados son los de me5or diseño ! son los que me5or se adaptan a topografías agrestes ! pronunciadas, no e8iste razón alguna para que en el Ber no se evalu# la posibilidad de plantear uno de estos ! ubicarla en una zona estrat#gica con el fin de potenciar el desarrollo de los diferentes factores como el turismo, el comercio, etc.
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