01 Introducción - Normatividad Vigente - Ingeniería Básica

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PUENTES Y OBRAS DE ARTEIng. Arturo Mendoza Medina, MSc

Introducción – Normatividad Vigente – Ingeniería Básica

Contenido del cursoSemana 1: INTRODUCCIÓN – NORMATIVIDAD VIGENTE – INGENIERÍABÁSICA

•Introducción a la Ingeniería de Puentes

•Definiciones

•Evolución histórica de la construcción de puentes

•Tipos de puentes

•Estándares internacionales en el Diseño de Puentes

•Normatividad nacional vigente para el Diseño de Puentes

•Estudios Topográficos

•Estudios de Hidrología e Hidráulica

•Estudios Geológicos y Geotécnicos

•Estudios de Riesgo Sísmico

•Estudios de Impacto Ambiental

•Estudios de Tráfico

•Estudios de Trazo y Diseño vial de los accesos

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Contenido del curso

Semana 2: PROYECTO DE INGENIERÍA – ANÁLISIS ESTRUCTURAL YVERIFICACIÓN DE SEGURIDAD

• Elementos básicos del proyecto

• Consideraciones generales del proyecto

• Cargas y factores de cargas

• Especificaciones de los materiales

• Modelos de análisis estructural

• Análisis estático

• Métodos aproximados de análisis

• Verificación de seguridad

Contenido del curso

Semana 3: CIMENTACIONES – SUPERESTRUCTURAS DE CONCRETO

• Cimentaciones superficiales

• Cimentaciones profundas

• Diseño de superestructuras tipo losa y viga

• Diseño de superestructuras tipo losa

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Contenido del cursoSemana 4: SUPERESTRUCTURAS DE ACERO ‐ ALCANTARILLAS

• Filosofía de diseño de puentes metálicos

• Desarrollo general de la sección

• Secciones compuestas y no compuestas

• Vigas cajón

• Diseño de tableros convencionales de concreto armado

• Selección de modificadores, factores y combinaciones de carga

• Vigas I

• Tipos comunes de alcantarillas

• Diseño estructural de alcantarillas

Sistema de evaluaciónPara aprobar el curso, el alumno deberá cumplir con lo siguiente:

1 Asistencia en un 70% de clases

2 Informes y Exposiciones programadas

4 Pruebas escritas

FORMULA PROMEDIO

N1 = (CL1 + T1 + EP1)/3

CL1 Control de lectura 1

T1 Trabajo individual

EP1 Examen Parcial 1

N2 = (CL2 + T2 + EP2)/3

P2 Control de lectura 2

T2 Trabajo grupal

EP2 Examen Final

Nf = NOTA FINAL

Nf = (N1 + N2)/2

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Normas a revisar

• MTC (2003), Manual de Carreteras: Diseño de Puenteshttp://www.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carreteras/manuales.html

1.1. Introducción a la Ingeniería de Puentes¿Qué es un puente?

Es una construcción que permite salvar un accidente geográficocomo un río, un cañón, un valle, una carretera, un camino, unavía férrea, un cuerpo de agua o cualquier otro obstáculo físico. Eldiseño de cada puente varía dependiendo de su función y de lanaturaleza del terreno sobre el que se construye.

El puente más viejo delmundo El Clam Bridge,ubicado en Wycoller, unpoblado de Lancashire,Reino Unido; tieneaproximadamente 10 milaños de antigüedad.

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Partes que componen un puente

Subestructura o Infraestructura: Son los elementos de apoyo en el terrenodel puente, es decir los estribos y pilares.

• Estribos, son los apoyos extremos del puente, que transfieren la cargade éste al terreno y que sirven además para sostener el relleno de losaccesos al puente.

• Pilares, son los apoyos intermedios, es decir, que reciben reaccionesde dos tramos de puente, transmitiendo la carga al terreno.

Definiciones

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Superestructura: Son los elementossuperficiales del puente, es decir el tablero y laestructura portante.

• El tablero, está formado por la losa deconcreto, enmaderado o piso metálico, elmismo descansa sobre las vigas principalesen forma directa o a través de largueros yviguetas transversales, siendo el elementoque soporta directamente las cargas.

• Estructura portante o estructura principal,es el elemento resistente principal delpuente, en un puente colgante seria elcable, en un puente en arco seria el anilloque forma el arco, etc. También son partede esta las vigas, diafragmas, aceras,postes, pasamanos, capa de rodadura, enel caso de puentes para ferrocarriles setuviera las rieles y los durmientes.

Definiciones

Elementos intermedios y/o auxiliares.

• Son los elementos que sirven de unión entre los nombradosanteriormente, varían con la clase de puente, siendo los principales:dispositivos de apoyo, péndola, rotulas, vigas de rigidez, etc. y que encada caso particular podría existir o no.

Definiciones

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Los puentes se presentaron en susinicios como construcciones demadera. Herodoto describe laconstrucción de un puente debarcas por los soldados del reyXerxes, y también se refiere a ungran puente construido en tiempode Nabucodonosor, que,atravesando el Éufrates, unía las dospartes de Babilonia, con unalongitud de más de 900 m. Lospuentes más antiguos de piedrafueron construidos por los egipciosdel Imperio Antiguo (h. ‐2500).

Evolución histórica de la construcción de puentes

Los Romanos fueron grandes constructores de puentes, asimilaron lastécnicas de los etruscos y las desarrollaron posteriormente con magníficosresultados, según muestran los múltiples puentes que desafiando el paso deltiempo han llegado hasta la actualidad, algunos de ellos en servicio todavía.Los puentes romanos más antiguos estaban construidos de madera, como elfamoso Sublicio, citado por Horacio Coclite. Posteriormente adoptaron elempleo de piedras y grandes sillares, como en el puente construido en el año104 sobre el Danubio, por Apolodoro de Damasco. Las técnicas constructivasfueron perfeccionándose, se adoptaron el mortero y la bóveda y se mejoró elsistema de cimentación de las pilas.


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Los romanos desarrollaron la cimentación bajo el agua mediante cajones demadera de dobles paredes, llenos de hormigón. En los puentes de más de unaarcada recurrían a estrechar las vías de agua mediante pilotes muy gruesos orepresas. Los pilares estaban formados por grandes bloques, que producíanuna disminución de la luz de los vanos, lo que era causa de hundimientosdebido al aumento de la velocidad del agua. La luz de los arcos en general erainferior a 20 m, si bien destacan algunos sobre esta distancia, como el puentede Alcántara (Cáceres, España), con 28,6 m, y el puente Augusto, en Narni(Italia), con 42 m; este último es el de mayor luz de los conocidos.


Durante la Edad Media el ritmo de construcción de puentes decreció de modoostensible y se limitó prácticamente a la reconstrucción de algunos puentesromanos. La construcción era irregular y desproporcionada, con pilasenormes y arcos generalmente desiguales. Muchos eran de arco único, conescasa cuerda. Uno de los más atrevidos es el de Trezzo, sobre el río Adda, enItalia, con un arco único de 72 m, construido en 1370. Cabe citar también deesta época el de San Juan de la Abadesas (Cataluña, España), el de Aviñón, enel Ródano, y el puente de las Gracias en Florencia.


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A principios del s. XIX apareció la tendencia a sustituir la madera, piedra ymampostería por el hierro fundido, como en el puente del Louvre, en París, yel Ironbridge (Gran Bretaña), y después por el hierro forjado y finalmente porel acero. En 1823 apareció un nuevo tipo de puente, proyectado por MarcSeguin: el puente colgante, que conocería un formidable desarrollo. En 1833acabó la construcción del puente metálico de Brooklyn, en Nueva York, de480 m de longitud. En 1867 se construyó el primer puente de contrapeso, através del Main, en Alemania, proyectado por Heinreich Garber, con 127 m delongitud.


Del tipo colgante son el puente del Niágara, en EE. UU., de 387 m de largo, yel de Brooklyn, terminado en 1883, con 1.186 m de longitud. En el s. XX hancontinuado los grandes avances en la construcción de puentes, derivados delaprovechamiento más racional de los materiales. En 1925 entró en servicio elpuente colgante sobre el Hudson, en Bear Mountain, con un ojo central decasi 500 m. En 1932 se terminó el puente colgante de George Washington, de1.067 m de luz, en Nueva York, sobre el río Hudson.


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Con puentes colgantes de características singulares cabe destacar lossiguientes: el tendido sobre el río Forth, (en Escocia, Gran Bretaña) con untramo central de 1.067 m de luz y una longitud total de 1.820 m; sobre elestrecho que separa los lagos Michigan y Hurón, en EE. UU., el puentecolgante de Mackinac, de 1.160 m de luz; el de Golden Gate, en la bahía deSan Francisco, también del tipo colgante, con 1.280 m de luz y el tablerosituado a 60 m de altura sobre el mar; el Narrow Bridge, en ladesembocadura del Hudson, en Nueva York, con una luz de 1.300 m y eltablero a 72 m de altura.


Construidos con arcos metálicos son de destacar el Hell Gate, con una luz de298 m, y el Kill van Kull, con 503 m de luz, ambos en Nueva York. El puente dearco de hormigón pretensado mayor del mundo está situado en Caracas, conuna luz de 152 m en su tramo principal. Es de destacar como puente demayor longitud el que une San Francisco con Oakland, a través de la isla deHierbabuena, terminado en 1936, con 6.900 m de longitud.


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Los puentes pueden ser clasificados según muchas características que presentan,entre las clasificaciones más comunes se tienen las siguientes:

Por su longitud :• Puentes mayores (Luces de vano mayores a los 50 m.).• Puentes menores (Luces entre 10 y 50 m.).• Pontones (Luces menores a 10 m.).

Por el servicio que presta:• Puentes camineros.• Puentes ferroviarios.• Puentes en pistas de aterrizaje• Puentes acueducto (para el paso de agua solamente). • Puentes canal (para vías de navegación).• Puentes para oleoductos.• Puentes basculantes (en zonas navegables)• Puentes parpadeantes (en cruces de navegación)• Pasarelas (o puentes peatonales)• Puentes mixtos (resultado de la combinación de casos).

Tipos de Puentes

Por el material del que se construye la superestructura:• Puentes de madera.• Puentes de mampostería de ladrillo.• Puentes de mampostería de piedra.• Puentes de concreto ciclópeo.• Puentes de concreto simple.• Puentes de concreto armado.• Puentes de concreto pretensado.• Puentes de sección mixta.• Puentes metálicos.

Por los mecanismos de transmisiónde cargas a la infraestructura:• Puentes de vigas.• Puentes aporticados.• Puentes atirantados• Puentes colgantes.

Tipos de Puentes

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Por sus condiciones estáticas :• Isostáticos :

o Puentes simplemente apoyados.o Puentes continuos con articulaciones (Gerber).o Puentes en arco (articulados)

• Hiperestáticos:o Puentes continuos.o Puentes en arco.o Puentes aporticados.

• Puentes isotrópicos o espaciales.• Transición: Puentes en volados sucesivos (pasan de isostáticos a

hiperestáticos).

Tipos de Puentes

Por el ángulo que forma el eje del puente con el del paso inferior (o de la corriente de agua):

• Puentes rectos (Ángulo de esviaje 90º).• Puentes esviajados (Ángulo de esviaje menor a 90º).• Puentes curvos (Ángulo variable a lo largo del eje).

Por su duración :• Puentes definitivos.• Puentes temporales o provisionales.

Tipos de Puentes

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Por el tipo de estructura

• Puente viga

• Puente de armadura

• Puente Rahmen

• Puente Arco• Puente Langer• Puente Nielsen Lohse• Puente atirantado

Tipos de Puentes

AASHTO LRFD 2010

Es el estándar de la American Asociation of State Highway and Transportation

Officials (Asociación Americana de Carreteras Estatales y Oficiales de

Transporte) cuya aplicación fundamental es para puentes camineros.

El CALTRANS 2001

Es un estándar cuya última edición fue en el 2001, elaborado para el estado

de California (EEUU), el cual tiene algunas consideraciones más exigentes que

AASHTO LRFD; fue ampliado y mejorado a causa del terremoto de Northridge

(1994).

MANUAL PARA DISEÑO SÍSMICO DE PUENTES JAPONÉS 2002

EUROCODE 8

Estándares internacionales en el Diseño de Puentes

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MANUAL DE DISEÑO DE PUENTES – MTC 2003

Aprobado mediante Resolución Ministerial 589‐2003‐MTC/02,del 31 de julio de 2003. Establece las condiciones generales parala preparación de un proyecto, así como las cargas a las queserán sometidas las estructuras, la resistencia de los materialesque la conforman, las deformaciones que se pueden producir ylos métodos de análisis para evaluar su comportamiento conseguridad y estabilidad en su periodo de vida útil. Este Manualdebe aplicado, a nivel nacional, en cualquier proyecto queinvolucre la construcción, rehabilitación y/o ampliación de unpuente, uniformizando, de esta manera, los criterios de diseño yla presentación de los estudios.

Normatividad nacional vigente para el Diseño de Puentes


El Manual de Diseño de Puentes brinda las pautas necesarias para elplaneamiento, el análisis y el diseño, de puentes carreteros y de puentespeatonales. Se especifican en cada caso los requisitos mínimos, quedando acriterio del usuario utilizar límites más estrictos o complementar estasespecificaciones en lo que resulte pertinente.

El Título I del Manual se refiere a los aspectos de ingeniería básica, queincluyen los estudios topográficos, hidrológicos e hidráulicos, geológicos,geotécnicos, de riesgo sísmico, impacto ambiental, tráfico, alternativas dediseño vial, alternativas de anteproyecto y factibilidad; sin los cuales no seríaposible desarrollar el proyecto. Estos aspectos tienen singular importancia,más aún por las condiciones muy variadas y a menudo difícilmente impuestaspor la geografía y los desastres naturales.


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El Manual es, en la mayor parte de los aspectos de diseño a los que serefiere el Título II, una adaptación de las Especificaciones de laAmerican Association of State Highway and Transportation Officials(AASHTO), que han sido tradicionalmente las más utilizadas por losprofesionales peruanos dedicados al diseño y a la construcción depuentes. Para facilitar el trabajo del proyectista, se ha incluido tambiénun anexo que resume las versiones más recientes de métodossimplificados de análisis y diseño propuestos por la AASHTO.

En aspectos tales como las sobrecargas de camiones se mantienen lasideas básicas de las especificaciones AASHTO. La sobrecargaespecificada en el manual corresponde a la denominada AASHTO HL‐93.


Definiciones:

• Anteproyecto: Conjunto de estudios iniciales que hacenposible la evaluación de una solución propuesta, antes de sudesarrollo definitivo.

• Proyecto: Comprende todos los estudios y documentosnecesarios que hacen posible la construcción del puente. Losestudios son definitivos y realizados con información máscompleta y detallada que a nivel de Anteproyecto.Generalmente el proyecto se prepara con fines de Licitaciónde la “Obra”.


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Definiciones:

• Estudios Básicos de Ingeniería: Conjunto de estudios para obtener los datos necesarios para la elaboración de los anteproyectos y proyectos del puente. Los Estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra son:

Estudios Topográficos

Estudios Hidrológicos e Hidráulicos

Estudios Geológicos y Geotécnicos

Estudios de Riesgo Sísmico

Estudios de Impacto Ambiental

Estudios de Tráfico

Estudios Complementarios

Estudios de Trazos de la Vía


Definiciones:• Obras de Arte Especiales: Conjuntos estructurales tales como puentes, viaductos, pasarelas,

túneles, muros de gran tamaño y otras obras de magnitud, tal que, por sus proporciones ycaracterísticas, requieren proyectos específicos desarrollados por ingenieros calificados,construidos bajo la responsabilidad de profesionales de experiencia y con la supervisiónconstante y adecuada en todas las fases de la construcción.

• Puente: Obra de arte especial requerida para atravesar a desnivel un accidente geográfico oun obstáculo artificial por el cual no es posible el tránsito en la dirección de su eje.

• Viaducto: Puente a desnivel sobre una vía de tráfico.

• Pontón: Puente de longitud menor que 10 metros.


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Objetivos:• Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos

topográficos

• Proporcionar información de base para los estudios de hidrología ehidráulica, geología, geotecnia, así como de ecología y sus efectos en elmedio ambiente.

• Posibilitar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de loselementos estructurales.

• Establecer puntos de referencia para el replanteo durante la construcción.


Alcances:

Los estudios topográficos deberán comprender como mínimo losiguiente:

• Levantamiento topográfico general de la zona del proyecto,documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas denivel a intervalos de 1 m y comprendiendo por lo menos 100 m acada lado del puente en dirección longitudinal (correspondiente aleje de la carretera) y en dirección transversal (la del río u otroobstáculo a ser transpuesto).

• Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y susaccesos, con planos a escala entre 1/100 y 1/250 considerandocurvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con seccionesverticales tanto en dirección longitudinal como en direccióntransversal. Los planos deberán indicar los accesos del puente, asícomo autopistas, caminos, vías férreas y otras posibles referencias.Deberá igualmente indicarse con claridad la vegetación existente.


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Alcances:

• En el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse unlevantamiento detallado del fondo. Será necesario indicar enplanos la dirección del curso de agua y los límitesaproximados de la zona inundable en las condiciones deaguas máximas y mínimas, así como los observados eneventos de carácter excepcional. Cuando las circunstancias loameriten, deberán indicarse los meandros del río.

• Ubicación e indicación de cotas de puntos referenciales,puntos de inflexión y puntos de inicio y término de tramoscurvos; ubicación o colocación de Bench Marks.

• Levantamiento catastral de las zonas aledañas al puente,cuando existan edificaciones u otras obras que interfieran conel puente o sus accesos o que requieran ser expropiadas.



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Objetivos:Establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas yextraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación delcomportamiento hidráulico del río que permiten definir los requisitos mínimos delpuente y su ubicación óptima en función de los niveles de seguridad o riesgospermitidos o aceptables para las características particulares de la estructura.

Deben permitir establecer lo siguiente:

• Ubicación óptima del cruce.

• Caudal máximo de diseño hasta la ubicación del cruce.

• Comportamiento hidráulico del río en el tramo que comprende el cruce.

• Área de flujo a ser confinada por el puente.

• Nivel máximo de agua (NMA) en la ubicación del puente.

• Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente.

• Profundidades de socavación general, por contracción y local.

• Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, según eltipo de cimentación.

• Obras de protección necesarias.

• Previsiones para la construcción del puente.

Estudios de Hidrología e Hidráulica

Alcances:El programa de estudios debe considerar la recolección de información, lostrabajos de campo y los trabajos de gabinete, cuya cantidad y alcance serádeterminado en base a la envergadura del proyecto, en términos de sulongitud y el nivel de riesgo considerado.

Comprenderán lo siguiente:

• Evaluación de estudios similares realizados en la zona de ubicación delpuente; en el caso de reemplazo de un puente colapsado es convenienteobtener los parámetros de diseño anteriores.

• Visita de campo; reconocimiento del lugar tanto en la zona de cruce comode la cuenca global.

• Recolección y análisis de información hidrométrica y meteorológicaexistente; esta información puede ser proporcionada por entidades localeso nacionales, por ejemplo: Ministerio de Agricultura, SENAMHI, oentidades encargadas de la administración de los recursos hídricos dellugar.


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Alcances:

También incluyen:

• Caracterización hidrológica de la cuenca, considerada hasta el crucedel curso de agua; en base a la determinación de las característicasrespuesta lluvia ‐ escorrentía, y considerando aportes adicionales enla cuenca, se analizará la aplicabilidad de los distintos métodos deestimación del caudal máximo.

• Selección de los métodos de estimación del caudal máximo dediseño; para el cálculo del caudal máximo a partir de datos de lluviase tienen: el método racional, métodos en base a hidrogramasunitarios sintéticos, métodos empíricos, etc., cuya aplicabilidaddepende de las características de la cuenca; en caso de contarse conregistros hidrométricos de calidad comprobada, puede efectuarseun análisis de frecuencia que permitirá obtener directamentevalores de caudal máximo para distintas probabilidades deocurrencia (periodos de retorno).



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Estudios de Hidrología e HidráulicaBadén Juana Ríos ‐ Chongoyape

2 m410 m


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Interrelación con los Estudios Geológicos y Geotécnicos:En el caso de puentes sobre cursos de agua, la información sobre la geomorfología ylas condiciones del subsuelo del cauce y alrededores son complementarias con aquellaobtenida de los estudios hidrológicos. El diseño de los elementos de la subestructura serealizará tomando en cuenta los aspectos de ingeniería estructural, geotécnica ehidráulica en forma conjunta. El nivel de ubicación de la cimentación depende del tipode cimentación, esto es, si es superficial o profunda, va apoyada sobre roca o suelo,etc. y deberá estar por debajo de las profundidades de socavación estimadas.


Información de Apoyo:Para el óptimo logro de los objetivos, el estudio de hidrología e hidráulica debe apoyarse en la siguiente información adicional:

• Perfil estratigráfico del suelo.

• Tamaño, gradación del material del lecho.

• Secciones transversales del cauce.

• Vista en planta del curso de agua.

• Características de la cuenca.

• Datos de erosión en otros puentes.

• Historial de avenidas.

• Ubicación del puente respecto a otras estructuras.

• Carácter del curso de agua (perenne, intermitente, etc.).

• Geomorfología del lugar (con llanuras de inundación; cruza deltas o abanicos aluviales,meándrico, recto, trenzado, etc.).

• Historial erosivo del curso de agua.

• Historial de desarrollo del curso de agua y de la cuenca. Adquirir mapas, fotografías aéreas;entrevistar residentes locales; revisar proyectos de recursos hídricos planificados a futuro.

• Evaluación cualitativa del lugar con un estimado del potencial de movimiento del curso deagua y su efecto sobre el puente.


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Documentación Requerida:Los estudios deberán ser documentados mediante un informe que contendrá, como mínimo, lo siguiente:

• Características del río en la zona del proyecto

• Régimen de caudales

• Características hidráulicas

• Caudal de diseño y periodo de retorno

• Definición de la luz del puente y de los niveles del fondo de la superestructura

• Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, según el tipo de cimentación.

• Características de las obras de defensa y de encauzamiento

• Conclusiones y Recomendaciones


Objetivos:

Establecer las características geológicas, tanto local como general de las diferentesformaciones geológicas que se encuentran identificando tanto su distribución como suscaracterísticas geotécnicas correspondientes.

Alcance:

El programa de estudios deberá considerar exploraciones de campo, cuya cantidadserá determinada en base a la envergadura del proyecto. Los estudios geológicos ygeotécnicos comprenderán:

• Revisión de información existente y descripción de la geología a nivel regional ylocal.

• Descripción geomorfológica.

• Zonificación geológica de la zona.

• Definición de las propiedades físicas y mecánicas de suelos y/o rocas.

• Definición de zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones sucedidos en el pasadoy de potencial ocurrencia en el futuro.

• Recomendación de canteras para materiales de construcción.

• Identificación y caracterización de fallas geológicas.

Estudios Geológicos

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Objetivos:

Establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la identificación y laspropiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables.

Alcance:

El estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidadserá determinada en base a la envergadura del proyecto, en términos de su longitud y lascondiciones del suelo. Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente,estribos, pilares y accesos. Los Estudios geotécnicos comprenderán:

• Ensayos de campo en suelos y/o rocas.

• Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la zona.

• Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos desuelo o base rocosa.

• Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuados, así como parámetrosgeotécnicos preliminares para el diseño del puente a nivel de anteproyecto.

• Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo de suelo se podrán realizarensayos de refracción sísmica, complementados por perforaciones o excavaciones deverificación en sustitución a los trabajos antes mencionado.

• Presentación de los resultados y recomendaciones sobre especificaciones constructivasy obras de protección.

Estudios Geotécnicos

Objetivos:

Establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la identificación y laspropiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables.

Alcance:

El estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidadserá determinada en base a la envergadura del proyecto, en términos de su longitud y lascondiciones del suelo. Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente,estribos, pilares y accesos. Los Estudios geotécnicos comprenderán:

• Ensayos de campo en suelos y/o rocas.

• Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la zona.

• Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos desuelo o base rocosa.

• Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuados, así como parámetrosgeotécnicos preliminares para el diseño del puente a nivel de anteproyecto.

• Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo de suelo se podrán realizarensayos de refracción sísmica, complementados por perforaciones o excavaciones deverificación en sustitución a los trabajos antes mencionado.

• Presentación de los resultados y recomendaciones sobre especificaciones constructivasy obras de protección.


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Sondajes:

La cantidad y profundidad de sondajes deberá tomar en cuenta la magnitud ycomplejidad del proyecto. En el caso de puentes de hasta 100 metros, sepreverá como mínimo un sondaje de exploración por cada componente, seaéste estribo, zapata, pilar, bloque de anclaje, grupo de pilotes, etc.Dependiendo de las características del proyecto y del tipo de terreno estemínimo podrá reducirse a un solo sondaje complementado por ensayos derefracción sísmica. En caso de puentes de gran longitud, deberá tomarse encuenta la variabilidad de las condiciones del terreno a lo largo del eje delpuente. La profundidad de las exploraciones y sondajes estará definidaconsiderando un predimensionamiento de la cimentación y las condicioneslocales del subsuelo. Si las condiciones locales del subsuelo lo requieren, serequerirá extender la profundidad de los sondajes, por debajo del nivel decimentación, de 2 a 3 veces el ancho previsto de las zapatas o 2 metros bajoel nivel inferior de las cimentaciones profundas. En el caso de macizosrocosos, se requerirá extender la profundidad de los sondajes de 1 a 3 metrospor debajo del nivel estimado de cimentación.


Objetivos:

Los estudios de riesgo sísmico tendrán como finalidad la determinación deespectros de diseño que definan las componentes horizontal y vertical delsismo a nivel de la cota de cimentación.

Alcances:

El alcance de los estudios de riesgo sísmico dependerá de:

• La zona sísmica donde se ubica el puente

• El tipo de puente y su longitud

• Las características del suelo

Cuando se requiera un estudio de riesgo sísmico para el sitio, éste deberácomprender como mínimo lo siguiente:

• Recopilación y clasificación de la información sobre los sismos observadosen el pasado, con particular referencia a los daños reportados y a lasposibles magnitudes y epicentros de los eventos.


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• Antecedentes geológicos, tectónica y sismotectónica y mapa geológico dela zona de influencia.

• Estudios de suelos, definiéndose la estratigrafía y las características físicasmás importantes del material en cada estrato. Cuando sea procedente,deberá determinarse la profundidad de la capa freática.

• Prospección geofísica, determinándose velocidades de ondascompresionales y de corte a distintas profundidades

• Determinación de las máximas aceleración, velocidad y desplazamiento enel pasamento rocoso correspondientes al “sismo de diseño” y al “máximosismo creíble”. Para propósitos de este Reglamento se define como sismode diseño al evento con 10% de probabilidad de excedencia en 50 años, loque corresponde a un período de retorno promedio de aproximadamente475 años. Se considera como máximo sismo creíble a aquel con unperíodo medio de retorno de 2500 años.

• Determinación de espectros de respuesta (correspondientes al “sismo dediseño”) para cada componente, a nivel del basamento rocoso y a nivel dela cimentación.


Métodos de análisis:

La información de sismos pasados deberá comprender una región enun radio no menor que 500 km desde el sitio en estudio.

El procesamiento de la información se hará utilizando programas decómputo de reconocida validez y debidamente documentados.Deberán igualmente justificarse las expresiones utilizadas paracorrelacionar los diversos parámetros.

Los espectros de respuesta serán definidos a partir de la aceleración, lavelocidad y el desplazamiento máximos, considerando relacionestípicas observadas en condiciones análogas.

Cuando la estratigrafía sea aproximadamente uniforme, los estudiosde amplificación sísmica podrán realizarse con un modelomonodimensional. El modelo deberá ser capaz de transmitircomponentes de hasta 25 Hertz sin filtrar significativamente la señal.


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Enfoque:

La Construcción de un puente modifica el medio y enconsecuencia las condiciones socio ‐ económicas, culturales yecológicas del ámbito donde se ejecutan; y es allí cuando surgela necesidad de una evaluación bajo un enfoque globalambiental.

Muchas veces esta modificación es positiva para los objetivossociales y económicos que se tratan de alcanzar, pero en muchasotras ocasiones la falta de un debido planeamiento en suubicación, fase de construcción y etapa de operación puedeconducir a serios desajustes debido a la alteración del medio.


Objetivos y Alcances:

• Identificar en forma oportuna el problema ambiental, incluyendouna evaluación de impacto ambiental en la concepción de losproyectos. De esta forma se diseñarán proyectos con mejorasambientales y se evitará, atenuará o compensará los impactosadversos.

• Establecer las condiciones ambientales de la zona de estudio.

• Definir el grado de agresividad del medio ambiente sobre lasubestructura y la superestructura del puente.

• Establecer el impacto que pueden tener las obras del puente y susaccesos sobre el medio ambiente, a nivel de los procedimientosconstructivos y durante el servicio del puente.

• Recomendar las especificaciones de diseño, construcción ymantenimiento para garantizar la durabilidad del puente.


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Requerimiento de los Estudios:

La evaluación de Impacto Ambiental será establecida por laautoridad competente y es necesaria sobre todo en aquellosproyectos con mayor potencial para impactar negativamente enel ambiente como son las nuevas estructuras.

Los estudios deben desarrollarse basándose en el Marco Legalde la Constitución Política del Perú promulgado el año de 1993,en la Resolución Ministerial Nº171‐94‐TCC/15.03 del 25 de Abrilde 1994 que aprueba los "Términos de Referencia para Estudiosde Impacto Ambiental en la Construcción Vial y en el "ManualAmbiental para el Diseño y Construcción de Vías" propuesto porla Dirección General del Medio Ambiente


Objetivos:

Cuando la magnitud envergadura de la obra así lo requiera, seránecesario efectuar los estudios de tráfico correspondiente a volumen yclasificación de tránsito en puntos establecidos, con el objetivo dedeterminar las características de la infraestructura vial y lasuperestructura del puente.

Metodología

• Conteo de Tráfico

• Clasificación y Tabulación de la Información

• Análisis y consistencia de la información

• Tráfico actual

Estudios de Tráfico

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Objetivos:

Realizar coordinaciones con Entidades Públicas, Entidades del SectorPrivado y con terceros a fin de cumplir con todo lo estipulado en lostérminos de referencia.

Alcances:

Los estudios se refieren a aquellos trabajos que son complementariosa los estudios básicos, como son las Instalaciones Eléctricas,Instalaciones Sanitarias, Señalización, Coordinaciones con terceros ycualquier otro que sea necesario al proyecto. En lo que se refiere aInstalaciones Eléctricas, la factibilidad del servicio, así como su puntode aplicación, y en lo que se refiere a Instalaciones Sanitarias, laverificación y posibles influencias de las redes existentes de Agua y/oDesagüe serán coordinadas con los organismos encargados de losservicios de Electricidad y Saneamiento respectivamente.


Alcances:

La señalización deberá estar de acuerdo con las necesidades delpuente y accesos y en concordancia con el Manual de Señalizaciónvigente. Cualquier imprevisto o problema deberá ser coordinado con laMunicipalidad respectiva y/o con terceros que pudieran estarrelacionados.

Documentación:

Documentos que iniciaron las coordinaciones y sus respectivosdocumentos de respuesta.

• El informe deberá indicar los puntos más importantes de lascoordinaciones, indicando fechas, nombres y direcciones o teléfonode los responsables de dichas coordinaciones.

• Planos y/o esquemas que se requieran

• Conclusiones y recomendaciones.


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Objetivos:

Definición de las características geométricas y técnicas del tramo decarretera que enlaza el puente en su nueva ubicación con la carreteraexistente.

Alcances:

Los estudios comprenden:

Diseño Geométrico:

• Definición del alineamiento horizontal y perfil longitudinal del ejeen los tramos de los accesos .

• Definición de las características geométricas (ancho) de la calzada,bermas y cunetas en las diferentes zonas de corte y relleno de losaccesos.

Estudios de trazo y diseño vial de los accesos

Alcances:

Trabajos Topográficos:

• Levantamiento topográfico con curvas a nivel cada 1 m y consecciones transversales cada 10 o 20 m

• Estacado del eje con distancias de 20 m para tramos en tangente ycada 10 m para tramos en curva.

• Referenciación de los vértices (PI) de la poligonal definitiva y lospuntos de principio (PC) o fin (PT) de las curvas, respecto a marcasen el terreno o monumentación de concreto debidamenteprotegidos que permitan su fácil ubicación.

• Cálculo de las coordenadas de los vértices de la poligonal definitivateniendo como referencia los hitos geodésicos más cercanos.


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Alcances:

Diseño de Pavimentos:

• Determinación de las características geométricas y dimensionestécnicas del pavimento de los accesos, incluyendo la carpetaasfáltica, base y sub‐base.

Diseño de señalización

• Ubicación de cada tipo de señal con su croquis respectivo.


Estudios de alternativas a nivel de Anteproyecto

Objetivos:

Preparar anteproyectos en base a las condiciones naturales de la zonade emplazamiento del puente (estudios de ingeniería básica) y a lasdiversas soluciones técnicamente factibles, para luego de unaevaluación Técnico ‐ Económica elegir la o las soluciones másconvenientes.

Alcances:

En esta parte se definirá las características básicas o esenciales delpuente de cada alternativa de anteproyecto a nivel de un pre‐dimensionamiento y que permita su evaluación técnica y económicaantes de su desarrollo definitivo. El anteproyecto deberá definir comomínimo lo siguiente:

• Longitud total y tipo de estructura

• Dimensiones de las secciones transversales típicas.

• Altura de la rasante y gálibo

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Estudios de alternativas a nivel de Anteproyecto

• Tipo de estribos y cimentación, anotando las dimensiones básicas

• Longitud de accesos

• Procedimientos constructivos

• Metodologías principales de cálculo

• Metrados, costos estimados y presupuesto

• Plano topográfico de ubicación del puente con indicación de lospuntos de referencia y niveles

• Criterios de Hidrología, Hidráulica y Geotecnia que justifique lasolución adoptada.

01 Introducción - Normatividad Vigente - Ingeniería Básica

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