Puente s

Faculta de Ingeniería Escuela Profesional de Ingeniería Civil Mecánica de Suelos II

I.

INTRODUCCION

En los sitios donde la topografía y el relieve del terreno presentan irregularidades considerables debidas a los cambios geológicos y cauces naturales, es necesario el uso de los puentes carreteros que servirán de enlace entre dos puntos separados por obstáculos, donde antes no existía ningún tipo de acceso. Los obstáculos pueden ser variados y presentan condiciones que obligan a usar diferentes tipos de estructuras, un obstáculo muy común son las autopistas en las cuales no se puede interrumpir el flujo vehicular, para ello se construyen pasos a desnivel, los cuales son muy comunes.

En el caso de la población del Tramo Von Humboldt (Oxapampa – Pasco Pasco – Perú), Perú), como la mayoría de los pueblos Ubicados en zonas de selva, carecen de obras, básicas elementales; así como de proyectos de infraestructura vial que posibiliten el desarrollo sostenido de la zona de influencia del proyecto. Es aquí donde entramos a tallar con nuestro proyecto de estudio de mecánica de suelos para puentes, para ver luego realizar el diseño del puente con los datos obtenidos el cual se finaliza con la ejecución en obra.

ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

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II.

OBJETIVO

El presente Informe Técnico tiene por objeto realizar una investigación del subsuelo del Proyecto “ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS EN PUENTES”, por

medio de trabajos de campo a través de sondajes y calicata, ensayos de laboratorio estándar y especiales a fin de obtener las principales características físicas y mecánicas del suelo, sus propiedades de resistencia, deformación y la agresividad química de sus componentes, y labores de gabinete en base a los cuales se define los perfiles estratigráficos, tipo y profundidad de cimentación, Capacidad Portante Admisible, Asentamientos, y las Recomendaciones Generales.

III.

ALCANCES

El proyecto contempla el estudio de mecánica de suelos en el Municipio de Puerto Bermúdez, que cumpla con los parámetros de diseños necesarios, que permita garantizar la prestación del servicio de conexión y transporte, de manera oportuna y eficiente tanto a los usuarios del Puerto Bermúdez como de los Departamentos vecinos del área de influencia. Los resultados de este estudio podrán ser utilizados única y exclusivamente para el diseño de las cimentaciones de la edificación en el proyecto descrito anteriormente. El estudio contará con: Investigar detalladamente el comportamiento geo mecánico de las formaciones rocosas y las propiedades físico-mecánicas de los suelos, con el fin de obtener los parámetros necesarios para la realización de los análisis de estabilidad. estab ilidad. Realizar los diseños estructurales definitivos de las obras, a partir del conocimiento de los estudios básicos de topografía, hidrología, hidráulica, y socavación, geología, el estudio de suelos para el diseño de fundaciones y del diseño geométrico


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II.

OBJETIVO

El presente Informe Técnico tiene por objeto realizar una investigación del subsuelo del Proyecto “ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS EN PUENTES”, por

medio de trabajos de campo a través de sondajes y calicata, ensayos de laboratorio estándar y especiales a fin de obtener las principales características físicas y mecánicas del suelo, sus propiedades de resistencia, deformación y la agresividad química de sus componentes, y labores de gabinete en base a los cuales se define los perfiles estratigráficos, tipo y profundidad de cimentación, Capacidad Portante Admisible, Asentamientos, y las Recomendaciones Generales.

III.

ALCANCES

El proyecto contempla el estudio de mecánica de suelos en el Municipio de Puerto Bermúdez, que cumpla con los parámetros de diseños necesarios, que permita garantizar la prestación del servicio de conexión y transporte, de manera oportuna y eficiente tanto a los usuarios del Puerto Bermúdez como de los Departamentos vecinos del área de influencia. Los resultados de este estudio podrán ser utilizados única y exclusivamente para el diseño de las cimentaciones de la edificación en el proyecto descrito anteriormente. El estudio contará con: Investigar detalladamente el comportamiento geo mecánico de las formaciones rocosas y las propiedades físico-mecánicas de los suelos, con el fin de obtener los parámetros necesarios para la realización de los análisis de estabilidad. estab ilidad. Realizar los diseños estructurales definitivos de las obras, a partir del conocimiento de los estudios básicos de topografía, hidrología, hidráulica, y socavación, geología, el estudio de suelos para el diseño de fundaciones y del diseño geométrico


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IV.

ASPECTOS GENERALES 1.

Ubicación del Área en Estudio

El proyecto se localiza en: Localidad

:

Tramo Von Humboldt

Distrito

:

Puerto Bermúdez

Provincia

:

Oxapampa

Región

:

Pasco

El proyecto se encuentra ubicado en la Carretera Marginal de la Selva tramo Von Humboldt – Puerto Puerto Bermúdez, km 163 + 770, en el Distrito de Puerto Bermúdez, Provincia de Oxapampa, Departamento de Pasco.

PROVINCIA DE OXAPAMPA

DEPARTAMENTO DE PASCO

TRAMO VON HUMBOLDT – PUERTO BERMUDES DISTRITO DE PUERTO PERMUDEZ


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2.

Acceso del Área en Estudio

Teniendo como referencia el Distrito de Puerto Bermudez se recorre por una trocha carrozable en una longitud de 8 Km aproximadamente hasta la intersección con la carretera Marginal de Selva, se dobla hacia la derecha en dirección a la localidad de Ciudad Constitución, recorriendo 4 + 230 Km aproximadamente, encontrando la zona en estudio.

3.

Condiciones climáticas de la zona

La temperatura media anual fluctúa entre 22° C a 38° C, con temperatura mínimas hasta de 12º C en los meses de Diciembre a Marzo. Se tiene un clima de soleado a caluroso en los meses de Abril a Octubre, con niebla y lluvias esporádicas en los meses de Junio a Noviembre pasando a lluvioso entre los meses de Diciembre a Marzo. Las precipitaciones se inician en Diciembre y terminan en Marzo y superan los 1,500 mm anuales de acuerdo a la información (CONREVIAL)

4.

Altitud de la Zona

La zona en estudio, se encuentra entre las coordenad as as de 8’ 870,305 N y 501,771 E, sobre las cotas 261.30 metros sobre el nivel del mar aproximadamente


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V.

MARCO TEÓRICO

1. PUENTES Un puente es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, valles, lagos o brazos de mar; y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras, con el fin de unir caminos de viajeros, animales y mercancías . El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y de la naturaleza del terreno sobre el que se construye. Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.

Al momento de analizar el diseño de un puente, la calidad del suelo o roca donde habrá de apoyarse y el régimen del río por encima del que cruza son de suma importancia para garantizar la vida del mismo. A continuación se mostrara la figura de un puente.

Fig.1 Puentes (Puente de Rande, Pontevedra) Fuente: google

1.1.

PARTES DE UN PUENTE:

Los puentes se dividen en dos partes principales: la superestructura, o conjunto de los tramos que salvan los vanos situados entre los soportes, y la infraestructura, formada por los cimientos, los estribos y las pilas que soportan los tramos. En ellas, pueden desglosarse los siguientes componentes básicos


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Estribos: van situados en los extremos del puente y sostienen los terraplenes que conducen a él; a veces son remplazados por pilares hincados que permiten el desplazamiento del suelo en su alrededor.

Pilas: son los apoyos intermedios de los puentes de dos o más tramos.

Cimientos: están formados por las rocas, terreno o pilotes que soportan el peso de estribos y pilas.

Tramos: Los tramos más cortos que conducen al puente propiamente dicho se llaman de acceso y en realidad forman parte de la fábrica. Cada tramo consta de una o varias armaduras de apoyo, de un tablero o piso y de los arriostrados laterales o vientos.

Tablero: El tablero soporta directamente las cargas dinámicas (tráfico) y por medio de las armaduras transmite sus tensiones a estribos y pilas, que, a su vez, las hacen llegar a los cimientos, donde se disipan en la roca o terreno circundantes.

Armaduras: estas pueden ser placas, vigas y jabalcones, que transmiten las cargas mediante flexión o curvatura principalmente; cables, que las soportan por tensión; vigas de celosía, cuyos componentes las transmiten por tensión directa o por compresión; y, finalmente, arcos y armaduras rígidas que lo hacen por flexión y compresión a un tiempo.

Arriostramientos: Los arriostramientos laterales van colocados entre las armaduras para unirlas y proporcionar la necesaria rigidez lateral. El arriostrado transmite también a estribos y pilas las tensiones producidas por las fuerzas laterales, como las debidas a los vientos, y las centrífugas, producidas por las cargas dinámicas que pasan por los puentes situados en curvas. En algunas ocasiones se utilizan chapas de refuerzo transversales o diafragmas para aumentar la rigidez de los largueros. Tales diafragmas mantienen la ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

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alineación de los largueros durante la construcción y tienden a equilibrar la distribución transversal de las cargas entre los mismos. Algunos puentes construidos de hormigón armado no necesitan vientos ni diafragmas. A continuación, se mostrará una figura donde señala algunas de las partes de un puente

Fig: 2 Partes de un puente fuente:google

1.2.

TIPOS DE PUENTES:

El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido. Los puentes pueden clasificarse según múltiples criterios; tales como material de construcción, obstáculo que salva, el fin para el cual es construido, los elementos estructurales. Atendiendo a su fundamento arquitectónico los podemos clasificar en:

Puentes de viga: Es el puente más sencillo, derivado del puente de tronco y empleado en vanos cortos e intermedios, como por ejemplo las pasarelas peatonales sobre autovías. Como su nombre indica, están constituidos por vigas; es decir, por piezas rectas horizontales apoyadas en dos o más puntos que soportan las cargas que actúan sobre ellas mediante su capacidad para resistir flexiones. Antiguamente, hasta conocerse el hormigón armado eran poco útiles para salvar grandes obstáculos, ya que los materiales empleados no trabajaban bien a flexión.


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Fig.3 Puente de viga (Puente de la AP9) Fuente: google

Puentes de arco: Un puente de arco es un puente con apoyos a los extremos del vano, entre los cuales se halla una estructura con forma de arco por donde se transmiten las cargas. El tablero puede estar apoyado o colgado de esta estructura principal, dando origen a distintos tipos de puentes (arco con tablero superior, con tablero intermedio o con tablero inferior). Estos puentes reparten el peso sobre los pilares de apoyo, los arcos contiguos y los apoyos en tierra firme.

Puentes en ménsula (cantilever): es un puente que se construye usando ménsulas consecutivas, que son estructuras horizontales que se proyectan en el espacio y sólo están soportadas en un extremo. Para pequeños puentes peatonales, pueden construirse con vigas simples, pero para mayores puentes se construyen con grandes estructuras reticuladas de acero. En estos puentes la parte de la estructura trabaja a tracción, mientras la inferior lo hace a compresión.

Fig.5 Puente de ménsula (Forth Bridge, Edinburgo) Fuente: Google

Puentes de armadura: La armadura en una viga es una composición de barras rectas unidas entre sí en sus extremos para constituir un armazón rígido de forma triangular, capaz de soportar cargas en su plano, particularmente aplicadas sobre las uniones. ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

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Todos los elementos de la armadura se encuentran trabajando a tracción o compresión sin la presencia de flexión y corte. Este sistema permite realizar a un costo razonable y con un gasto mínimo de material estructuras de metal que salvan desde treinta hasta más de cien metros, distancias que resultan económicamente imposibles para estructuras que funcionen a base de flexión, como las vigas simples.

Fig.6 Puente de armadura (Viaducto en Pontesampaio) Fuente:Google

Puentes colgantes: son puentes sostenidos por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Al igual que el puente de arco, es un puente que resiste gracias a su forma. Las fuerzas principales en este tipo de puentes son de tracción en los cables principales y de compresión en los pilares. A continuación una figura para ejemplificar el concepto antes descrito.

Fig.7 Puente colgante (Puente de Akashi) Fuente: Google

Puentes atirantados: se denomina puente atirantado a aquel cuyo tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante tirantes. Su estructura básica está ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

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formada por los pilares, tirantes y tablero. Se distingue de los puentes colgantes porque en éstos los cables principales se disponen de pila a pila, sosteniendo el tablero mediante cables secundarios verticales, y porque los puentes colgantes trabajan principalmente a tracción, y los atirantados tienen partes que trabajan a tracción y otras a compresión. A continuación una figura para ejemplificar el concepto antes descrito.

Fig.8 Puente atirantados, Puente de Rande (Pontevedra) Fuente:Google

1.3.

TIPOS DE MATERIALES USADOS EN PUENTES

Los materiales tienen una importancia decisiva en la configuración de los puentes. A lo largo de la historia se han ido empleando distintos materiales en la construcción de puentes, evolucionando hasta la utilización actualmente de materiales compuestos formados por fibras de los mismos muy resistentes. Madera, piedra, hierro, hormigón, ladrillo y aluminio son los más utilizados. Algunos de los materiales a destacar son los siguientes

Piedra natural: es uno de los materiales más antiguos usados en la construcción de puentes. Es fuerte y capaz de resistir la erosión causada por el viento y el agua. Los materiales como el granito y la piedra caliza son naturalmente atractivos y durarán durante siglos con poco o ningún mantenimiento.

Piedra artificial y ladrillo: los puentes de piedra han demostrado ser unos de los más fuertes y duraderos de todos los puentes, pero el corte y procesamiento de la piedra necesaria también los convierte en los más caros de construir. Por lo tanto, la piedra está siendo sustituida por una réplica artificial de la piedra.


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Hormigón: A pesar de verse suave y sin brillo en la superficie, el hormigón se ha convertido en el material de construcción preferido para casi todas las estructuras del mundo, y los puentes no son una excepción. La capacidad de verter el hormigón en cualquier forma o tamaño lo hace ideal para la construcción de puentes, ya que no necesita de un corte o moldeo.

Acero: Aparte de ser utilizado para reforzar el hormigón, el acero es también muy utilizado como un material de construcción primario para puentes. En los cables para los puentes colgantes que se elevan suspendidos, es el principal material utilizado. Las resistencias a la compresión y a la tracción del acero son de 10 a 100 veces el promedio del hormigón, respectivamente, permitiendo que largos tramos de puentes reciban apoyo de un menor número de columnas. Además, siendo un metal, el acero tiene una ductilidad, o capacidad de doblarse, estirarse o deformarse sin romperse, mucho mayor al hormigón.

Aluminio: Aunque no es tan fuerte como el acero, el aluminio o una de sus aleaciones reforzadas se utiliza como un sustituto para los puentes que no requieren la resistencia del acero. También es resistente a la corrosión y más atractivo estéticamente.

Cemento: El concreto es popular para todos los tipos de construcción de puentes, debido a su asequibilidad y fuerza. El concreto requiere poco mantenimiento, aunque tiende a ser más débil frente al agua salada y la erosión. A pesar de que puede ser fácilmente moldeado y formado, el concreto es a menudo considerado como poco atractivo debido a su acabado mate, gris. Cuando se utiliza en palmos más largos, el concreto puede ser reforzado con barras de acero o estar sujeto a un tratamiento conocido como "pretensado" para ayudar a aumentar su fuerza.

Madera: La madera no es tan fiable como otros materiales de construcción de puentes, y sólo debe ser utilizada en estructuras relativamente simples Los puentes de madera son principalmente elegidos por su belleza natural, y se utilizan para el acceso de peatones o tráfico de vehículos ligeros.


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VII.

MARCO CONCEPTUAL

1. EXPLORACION DE CAMPO Para la exploración de campo se estableció el programa de investigación mínimo, según la propuesta de Reglamento de Constru cción de Puentes aprobado en 2016, por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones. Esta Reglamento será de aplicación en todo el informe por constituir la base legal vigente. Numero “n” de puntos a investigar .

Se fijó en función al tipo de edificación y del área de la superficie: Tipo de Estructura Tipo de edificio

:

por tipos de concreto :

B

Para el tipo “B” y por la dimensión del terreno se realizo 02 calica tas, en todo caso “ n” no debe ser menor que 02; optándose por 02 por cumplimiento de las normas legales.

Profundidad P mínima a alcanzar en cada calicata Para cimentación superficial la norma E-020 establece: P = Df + Z Donde: Df = Profundidad de desplante (se tiene4.00 m) Z= 1.5 B siendo B ancho de cimentación previa de mayor radio en nuestro caso B es 1.50. Entonces Z es 6.25, luego: P= 6.25 > que 3 que es el mínimo requerido. Considerándose que en estas profundidades se desarrollan las fuerzas que desarrollan las zonas de falla (activa, transición y pasiva) establecido por Terzaghy y otros autores.

Distribución de los puntos Las calicatas fueron distribuidas uniformemente dentro de la zona del proyecto considerando que no existan fallas de los estratos durante y después de la excavación de las calicatas.


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Número y tipo de muestras a extraer De cada estrato de calicata se ha tomado muestras tipo Mab según sea el caso las mismas que fueron conducidas al laboratorio para los ensayos respectivos .

2. ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo Estándar Ensayos Especiales Clasificación de suelos 26

1.

Análisis Granulométrico

AASHTO T 88

ASTM D 422

MTC E 204

26

2.

Límites de Consistencia

AASHTO T 89

ASTM D 4318

MTC E 110/111

13

3.

Contenido de Humedad

ASTM D 2216

MTC E 108

16

4.

Peso Unitario

ASTM C 29

MTC E 203

3

5.

Gravedad Específica y Absorción del Agregado Fino

AASHTO T 84

ASTM C 128

MTC E 205

3

6.

Gravedad Específica y Absorción del Agregado Grueso

AASHTO T 85

ASTM C 127

MTC E 206

3

7.

Corte Directo

ASTM D 5821

MTC E 210

3

8.

Consolidación

ASTM D 4791

MTC E 221

6

9.

Sales Solubles

ASTM D 1888

MTC E 219

5

10.

Equivalente de Arena

AASHTO T 176

ASTM D 2419

MTC E 114

5

11.

Compactación Próctor Modificado

AASHTO T 180

ASTM D 1557

MTC E 115

5

12.

Relación Soporte California (CBR)

AASHTO T 193

ASTM D 1883

MTC E 132

Estos son algunos de los Estudios Mencionados en este Proyecto.

3. DESCRIPCION GEOTECNICA DE LA ZONA En el reconocimiento visual de campo para la descripción Geotécnica se pudo observar que el suelo se encuentra constituido por depósitos Fluviales de la era Cenozoica, sistema Cuaternario serie Holoceno constituidos por gravas gruesa a fina , además de arenas y limo arcillosa, los que se encuentran afectados por la acción física, química y mecánica del medio ambiente y procesos geológicos.


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4. NIVEL DE LA NAPA FREÁTICA En la zona la napa freática se encuentra a 0.50 mts. Por lo que considerando el tipo de cimentación superficial, se tendrá que realizar bombeo para efectos de construcción de los cimientos de los estribos.

5. PERFIL DEL SUELO La estratigrafía del suelo se puede considerar uniforme con algunas variaciones puntuales, tal como se evidencia en los sondeos efectuados. Se sigue las siguientes secuencias de arriba hacia abajo en cada una de las calicatas.

Calicata Nº 01 Margen Izquierda 1. En la superficie hasta 1.50 m de profundidad se encuentra un suelo limoso de baja plasticidad con mezcla de desechos y rocas en descomposición. En el segundo estrato de espesor 0.50 m. de profundidad se encuentra un suelo limoso de gris claro, completamente saturado con presencia de gravas ocasionales.

Calicata Nº 02 Margen derecha 2. En la superficie hasta 1.60m de profundidad se encuentra un suelo arenoso con mezcla de desechos y rocas en descomposición de color gris claro medianamente compacto con presencia de raíces. En el segundo estrato de espesor 0.40 m. se encuentra un suelo limoso de color gris con presencia de gravas ocasionales

6. ESTRATIGRAFIA En el área de estudio se ha identificado unidades estratigráficas cuyas edades corresponden desde el Paleozoico hasta el cenozoico, las cuales se indica en la Columna Estratigráfica. La unidad más antigua corresponde al sistema sermico y representada por el grupo Mitú, ubicada en los alrededores del tramo. ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

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7. EVALUACION GEOTECNICA Para la evaluación geotecnia, se realizó en el campo el estudio de los suelos del suelo, que comprendió el estudio del suelo existente y el subsuelo, para lo cual se efectuó 02 calicatas cada un (1) en un estribo, con la finalidad de establecer la variación del tipo de suelo en la zona del proyecto, tomándose como referencia el cauce de la quebrada. Las calicatas se realizaron con una profundidad promedio de 2.00 metros, esto por la uniformidad de los estratos del subsuelo. Los materiales constituyentes del tramo en general, están constituidos por suelos arcillosos, limosos y areno arcillosos de mediana y alta plasticidad, conforme se describe en el informe de Mecánica de suelos, lo que se sustenta en los ensayos de laboratorio. Las secuencias estratigráficas encontradas, son homogéneas en todos los tramos en estudio, intercalada esporádicamente con otro tipo de materiales, como areniscas y gravas.

8. CRITERIOS TÉCNICOS FUNDAMENTALES Las características de los suelos determinan la estabilidad y calidad de la carretera, estas características se basan en las propiedades físicas y mecánicas que han sido determinados al analizar las muestras del suelo en el laboratorio mediante los ensayos correspondientes. Es estudio del subsuelo a través de las excavaciones efectuadas (calicatas), permite seleccionar las muestras más representativas para realizar la exploración del terreno de fundación y de esta forma conocer la estratigrafía, características, propiedades y su clasificación; siendo indispensable este conocimiento para garantizar la estabilidad del puente, de tal manera que no se presenten fallas y presten servicio en óptimas condiciones

9. CIMENTACIÓN 9.1.

TIPO DE CIMENTACION

El tipo de cimentación se ha de realizar con una falsa zapata para alcanzar la profundidad necesaria de terreno compacto de mayor consolidación. La cimentación se ha de realizar en el terreno compuesto por grava arenoso con estribos.


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9.2.

PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN

La profundidad de cimentación se define en base a los siguientes criterios. Se descartó la primera capa por ser suelo de carácter no consolidado y con p resencia de material orgánico en su componente. La Segunda capa se usará como suelo de cimentación en toda las zonas, es decir que (Df=2.00 m.) por presentar mejores características mecánicas, propiciando una falsa zapata de 2.00m espesor.

9.3.

ASENTAMIENTO TOLERABLE

Al tratarse de construcciones de peso considerable, importancia y seguridad de la obra con el criterio de diseño que predomina es el de “Asentamiento Tolerable” para los estribos que no fallara en los momentos de un sismo de importancia durante y después del movimiento sísmicos.

9.4.

DISTORSIÓN ANGULAR TOLERABLE

Según la tabla 3.2.0 de las Normas E-020 del R. N. C., la distorsión angular (α) permisible para el tipo de edificación es 1/500.

9.5. ASENTAMIENTO DIFERENCIAL TOLERABLE Para luces mayores a 10.00 m., con la distorsión angular anterior, se obtiene un asentamiento diferencial (δ) tolerable de 0.02 m.

9.6. ASENTAMIENTO TOTAL TOLERABLE Según los criterios de diseño de la Norma, el asentamiento total (δ) se puede estimar como el 133% del asentamiento diferencial para suelos finos. Por lo tanto

en este caso resulta un asentamiento total tolerable de 0.0266 m. es decir (1.05”).

9.7. ASENTAMIENTO PROBABLE Por la magnitud de la carga y por las características del suelo de cimentación (grava arenosa suelta), el asentamiento posible debe ser menor que el máximo tolerable (1”).


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9.8.

UBICACIÓN SISMICA DEL TERRENO

Por estudio del sitio similares a la micro zonificación, este terreno está ubicada en la Zona 2, con factor de zona 0.35, con el cual serán calculados los parámetros de diseño.

10. MARCO LEGAL El manual de puentes tiene vigencia desde el 15 de marzo del 2016, bajo resolución directoral N° 09-2016-mtc/14, aprobado por el ministerio de transporte y carreteras y elaborado por la dirección general de caminos y ferrocarriles.


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INFORMACION LEGAL PARA EL ANALISIS DE LOS ESTUDIOS DE SUELOS EN PUENTES


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21


TIPO DE SUELOS CONSIDERADOS POR EL MTC EN E MANUAL DE PUENTES


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23

Faculta de Ingeniería Escuela Profesional de Ingeniería Civil Mecánica de Suelos II 1.

INVESTIGACIONES DE CAMPO

1.1

Trabajos de Campo

Para los fines propuestos, se realizaron los siguientes: 1.1.1

Sondajes

Se realizó tres (03) sondaje por el sistema de posteadora manual IWAN AUGER + SPT (penetración estándar) + Cono Peck, con ensayos realizados cada metro de profundidad, contando con tuberías de perforación de la línea AW con Trípode y Motor WISCONSIN de 8 H.P. Este sistema de exploración es adecuado y nos permite evaluar directamente las características principales del suelo y los parámetros de resistencia y deformación. Las excavaciones alcanzaron las siguientes profundidades:

Profundidad (m) Pozo

Ubicación A cielo abierto

1.1.2

P-1

6.05

Estribo Derecho

P-2

10.20

Estribo Izquierdo

P-3

7.60

Estribo Derecho

Calicata o Pozo de Exploración

Se realizo una (01) calicata o pozo de exploración “a cielo abierto”, designados como C-1.

Profundidad (m) Pozo

Cota (m) A cielo abierto

C-1 1.1.3

1.75

260.00

Ensayo de Penetración Estándar (SPT)

Paralelamente a la perforación con la posteadora IWAN AUGER, se realizaron ensayos de Penetración Estándar cada metro hasta la profundidad explorada. El ensayo de Penetración Estándar (S.P.T.) consiste en contabilizar el N (Número de ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

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golpes) necesarios para ser penetrar un tubo o cuchara de caña partida de = 2” de diámetro interior en un total de 45 cm., utilizando un martillo de 140 lb de peso, dejado caer desde 30” (0.76 m de altura) El valor de N del ensayo de penetración, corresponde para los 30 últimos centímetros de penetración.

P-1 PROF.

N

(m.)

(Número de golpes)

1.00 - 1.45

2

2.00 - 2.45

1

3.00 - 3.45

3

4.00 - 4.45

39

5.00 - 5.45

320

P-2 PROF.

N

(m.)

(Número de golpes)

1.00 - 1.45

5

2.00 - 2.45

1

3.00 - 3.45

1

4.00 - 4.45

4

5.00 - 5.45

6

6.00 - 6.45

10

7.00 - 7.45

10

8.00 - 8.45

65

9.00 - 9.45

280


25


P-3

1.1.4

PROF.

N

(m.)

(Número de golpes)

1.00 - 1.45

1

2.00 - 2.45

2

3.00 - 3.45

7

4.00 - 4.45

5

5.00 - 5.45

4

6.00 - 6.45

155

7.00 - 7.45

550

Ensayo de Penetración Dinámica - Cono PECK

Se realizaron ensayo de Penetración con el Cono Peck en los sondajes P-1, P-2 y P-3. El equipo Cono Peck, consiste en una punta cónica de 21/2” de diámetro en la base y 60 grados de ángulo central, conectado a la línea de perforación AW. El cono Peck es introducido en el suelo, utilizando la misma energía del Ensayo de Penetración Estándar S.P.T. contabilizando el N (número de golpes) necesarios para ser penetrar el cono de 15.00 cm en forma continua. Los resultados obtenidos fueron:

P-1 PROF.

N

N

(m.)

(Número de golpes)

(Equivalente al SPT)

5.45 – 5.75

>300

>300

5.75 – 6.05

>300

>300


26


P-2 PROF.

N

N

(m.)

(Número de golpes)


9.45 –9.75

>300

>300

9.75 –10.05

>300

>300

10.05 –10.20

>300

>300

P-3

1.1.5

PROF.

N

N

(m.)

(Número de golpes)


7.45 – 7.60

>300

>300

Nivel de Filtración

Se observo el nivel filtración lateral originado por el río Quirishari en el siguiente sondaje y calicata:

1.1.6

Sondaje o Calicata

Nivel de Filtración (m)

P-3

2.00

C-1

1.40

Muestreo y Registros de Exploración

Se tomaron muestras disturbadas representativas de los estratos atravesados en cada sondaje en cantidades suficientes como para realizar los ensayos de identificación y clasificación, así como también para el Análisis Químico de Sales Agresivas al Concreto y muestras inalteradas para los ensayos de Corte Directo Saturado. ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

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Paralelamente al muestreo se realizaron los registros de exploración, en los que se indican las diferentes características de los estratos subyacentes, tales como tipo de suelo, espesor del estrato, color, humedad, plasticidad, compacidad, etc.


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ENSAYOS DE LABORATORIO

Los ensayos de laboratorio Estándar y Especiales fueron realizados en el Laboratorio de Mecánica de Suelos “J.J. Tello Ingenieros Consultora y Constructora E.I.R.L.”; bajo las Normas de la American Society For Testing and Materials (A.S.T.M). 2.1

Ensayos Estándar

Se realizaron: 

Análisis Granulométrico por Tamizado ASTM D-422



Límite Líquido y Límite Plástico ASTM D-4318



Contenido de Humedad ASTM D-2216



Peso Volumétrico

2.2

Ensayos Especiales

Se realizaron:

Ensayo

Pozo

Profundidad (m)

P-1

3.60 – 9.00

P-2

6.30 – 9.00

P-1

0.00 – 5.45

P-2

4.30 – 7.45

P-2

9.00 – 9.45

P-3

7.00 – 7.45

Corte Directo

Análisis Químico de Sales

2.3

Clasificación de Suelos

Las muestras seleccionadas y analizadas en el laboratorio se han clasificados por medio del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (S.U.C.S.) y las demás muestras fueron clasificadas por observación y comparación con las muestras representativas.


29


CUADRO DE CLASIFICACION DE SUELOS

POZO

P-1

P-1

P-1

P-1

P-2

P-2

P-2

1.00-

2.00-

3.00-

5.00-

1.00-

2.00-

3.00-

1.45

2.45

3.45

5.45

1.45

2.45

3.45

M-1

M-2

M-3

M-5

M-1

M-3

M-4

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

% Pasa Malla Nº 200

80.93

68.21

42.10

57.17

53.54

43.40

44.38

Límite líquido

31.00

27.05

--

25.76

27.28

--

--

Índice plástico

14.33

12.05

--

10.23

8.23

--

--

Contenido de Humedad (%)

20.11

21.55

24.96

13.75

25.18

20.00

21.74

CL

CL

SM

CL

CL

SM

SM

P-2

P-2

P-2

P-2

P-2

P-2

P-3

4.30-

5.00-

6.00-

7.45-

8.30-

9.00-

1.00-

5.00

5.45

6.45

8.30

9.00

9.45

1.45

M-5

M-6

M-7

M-9

M-10

M-11

M-2

100.00

96.23

93.81

100.00

100.00

100.00

100.00

31.92

35.47

28.07

43.74

88.26

79.05

74.85

Límite líquido

--

--

--

24.93

38.19

46.60

30.89

Índice plástico

--

--

--

10.95

20.94

34.39

8.33

Profundidad (m) Muestra % Pasa Malla Nº 4

Clasificación de Suelos “SUCS”

POZO Profundidad (m) Muestra % Pasa Malla Nº 4 % Pasa Malla Nº 200


30


Contenido de Humedad (%) Clasificación de

32.23

32.94

38.13

23.66

21.90

15.61

29.03

SM

SM

SM

SC

CL

CL

CL

Suelos “SUCS”

POZO

P-3

P-3

P-3

P-3

P-3

P-3

2.00-

3.00-

4.00-

5.00-

6.00-

7.00-

2.45

3.45

4.45

5.45

6.45

7.45

M-4

M-5

M-6

M-7

M-8

M-9

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

21.94

34.34

38.48

30.97

34.57

41.82

Límite líquido

--

--

--

--

--

--

Índice plástico

--

--

--

--

--

--

33.44

25.70

20.66

29.21

24.04

19.75

SM

SM

SM

SM

SM

SM

Profundidad (m) Muestra % Pasa Malla Nº 4 % Pasa Malla Nº 200

Contenido de Humedad (%) Clasificación de Suelos “SUCS”


31


ANEXO I ENSAYOS DE LABORATORIO

Ensayos Estándar Ensayos Especiales


32



33



34



35



36



37



38



39


ANEXO II TRABAJO DE CAMPO

Registro de Exploración de las muestras


40



41



42



43



44


3.0 Conclusiones de acuerdo con el análisis técnico- Legal

En base a los trabajos de campo, ensayos de laboratorio, a las características del proyecto y al análisis efectuado, se concluye lo siguiente: 

El proyecto se encuentra ubicado en la Carretera Marginal de la Selva tramo Von Humboldt – Puerto Bermúdez, km 163 + 770, en el Distrito de Puerto Bermúdez, Provincia de Oxapampa, Departamento de Pasco.



El puente seria de 2 vías, con veredas, presentando las siguientes características: Luz del puente

:

35.00m

Ancho de vía

:

7.20m

Ancho de vereda

:

0.90m

La superestructura tendrá una sobrecarga de H20 516 + 25% (45 Tn aproximadamente) con incremento de carga del 25%. 

El subsuelo del terreno en estudio está conformado:

ESTRIBO DERECHO (P-1, P-3 Y C-1)

Superficialmente y hasta la profundidad variable de 0.90m.- 3.00m, presenta material de arcilla, poco arenosa, color marrón claro, húmeda, de poca a mediana plasticidad, de consistencia blanda y muy blanda. Luego y hasta la profundidad variable de 3.00m - 4.30m, presenta material de arena limosa, con presencia de troncos por sectores, color marrón plomizo, húmeda, no plástica, en estado muy suelto hasta los 4.00m, luego denso. Por debajo y hasta la profundidad de 5.00m, presenta material de arena fina, limosa, color marrón claro, húmeda, no plástica, en estado suelto.

Luego y hasta la profundidad de 6.00 m presenta material de arena fina, limosa, color marrón plomizo, húmeda, no plástica, en estado muy suelto.


45


Cabe resaltar que alrededor del sondaje P-1, entre 4.30m-5.45m, se presenta material de arcilla cementada, color marrón, de poca a mediana plasticidad, de consistencia dura. Continuando y hasta la profundidad explorada de 7.45m, con material de arena fina, limosa, color marrón, húmeda, no plástica, en estado muy denso.

ESTRIBO IZQUIERDO (P-2)

Superficialmente y hasta la profundidad de 1.50m, presenta material de arcil la, con 46.46% de arena, color rojizo, húmeda, poco plástica, de consistencia firme con 27.28% de límite líquido y 8.23% de índice plástico.

Luego y hasta la profundidad de 2.00m, con material de arcil la poco arenosa, color marrón claro, húmeda, de poca a mediana plasticidad, de consistencia bla nda. Por debajo y hasta la profundidad de 3.00m, presenta mat erial de arena limosa, color marrón claro, húmeda, no plástica, en estado muy suelto, con 43.40% de material fino que pasa la malla N° 200.

Subyacente y hasta la profundidad de 4.30m, presenta material de arena limosa, color marrón claro, húmeda, no plástica, en estado muy suelo. Luego y hasta la profundidad de 5.00m, presenta material de arena limosa , color marrón plomizo, húmeda, no plástica, en estado suelto, con 31.92% de material fino que pasa la malla Nº 200.

Por debajo y hasta la profundidad de 6.00m, presenta material de arena de grano medio, limosa, con presencia de restos de madera, color plomizo, húmeda, no

plástica, en estado suelto, con 35.47% de material fino que pasa la malla Nº 200.


46


Subyacente y hasta la profundidad de 7.00m, con material de arena de grano medio, limosa, con presencia de restos de madera aislados, color plomizo, húmeda, no plástica, en estado suelto a firme, con 28.07% de material fino que pasa la malla Nº 200. Luego y hasta la profundidad variable de 7.45m, presenta material de arena de grano medio, limosa, color plomizo, húmeda, no plástica, en estado suelto a firme. Por debajo y hasta la profundidad de 8.30m, presenta material arcilloso , cementada, color marrón claro verduzco, húmeda, de poca plasticidad, en estado muy denso, con 43.64% de material fino que pasa la malla Nº 200, 24.93% de limite líquido y 10.95% de índice plástico. Subyacente y hasta la profundidad de 9.00m, presenta material de arcilla, con 11.74% de arena, cementada, color verdoso con vetas marrones, húmeda, de mediana plasticidad y de consistencia dura. Luego y hasta la profundidad explorada de 9.45m, presenta material de arcilla con 20.95% de arena, muy cementada, color marrón, poco húmeda, de alta plasticidad, de consistencia dura, con 40.60% de limite líquido y 34.39% de índice plástico., en estado suelto a firme. 

Se concluye que la cimentación será superficial por medio de zapatas aisladas, apoyadas en la cota 253.00m. en material de arena limosa, densa, en el estribo derecho y arcilla cementada en el estribo izquierdo. ESTRIBO DERECHO: Para una Capacidad Portante Admisible de: qad = 2.27 kg/cm² y un asentamiento diferencial del orden de: Hd = 1.70cm ESTRIBO IZQUIERDO: Para una Capacidad Portante Admisible de: qad = 2.04 kg/cm² ESTUDIO MECANIDA DE SUELOS EN PUENTES

47


y un asentamiento diferencial del orden de: Hd = 2.30cm 

Los resultados obtenidos en el Análisis Químico de Sales Agresivas al Concreto nos indican que no existe agresividad al concreto, por lo tanto, se recomienda el

uso de cemento Portland Tipo I. 

Las Conclusiones son válidas para la zona en estudio y para de los niveles de cargas consideradas en el Proyecto.



Para las consideraciones granulométricas se determinó que si guardan relación en cuanto a las características mencionadas en los estudios técnicos por eso determinamos que en esta parte está bien realizado.



En los demás ensayos de igual manera pudimos ver que en la base legal del manual de Puentes nos adjuntan diversos aspectos mínimos o requeridos para distintos tipos de puentes por lo cual haciendo las comparaciones necesarias en el trabajo se determina que está dentro de los parámetros permisibles normales para la realización del proyecto.



Ahora de acuerdo a los estudios realizados en el proyecto son los mínimos requeridos de acuerdo a lo legal en el manual de puentes lo que falto en el proyecto es detallar más las especificaciones técnicas a la hora de la creación del informe de suelos ya que la información es muy concisa y no da un buen entendimiento sobre el proyecto.



Finalmente en conclusión por la envergadura del proyecto se realizó lo permisible pudiendo así analizar todos los aspectos legales en el Manual de Puentes.


48

Puente s

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