Analisis y Diseño Del Puente

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

“ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE

CONGRESO – SAN NICOLAS

DEL ESTADO DE PUEBLA, PUE.”

M E M O R I A

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO CIVIL

PRESENTA

ARTURO URRUTIA PIÑA

DIRECTOR DE TESIS

ING.DAVID HERNANDEZ SANTIAGO

XALAPA, VER 2010

DEDICATORIA:

A DIOS.

QUE SIEMPRE CONTAMOS CON EL EN TODO MOMENTO.

A MI ESPOSA E HIJOS.

ADELA ALFARO PEREZ, ISAAC ARTURO E IAN AXEL URRUTIA ALFARO

DEDICO CON MUCHO AMOR Y CARIÑO ESTA TESIS.

A MIS PADRES Y PADRINOS:

MARTIN URRUTIA LOZANO Y ANA PIÑA VAZQUEZ.

PEDRO VAZQUEZ SANTAMARIA Y ELVIRA BALLESTEROS CORONA

CON MUCHO CARIÑO Y POR DARME SU APOYO, AMISTAD Y CONFIANZA SIEMPRE.

A MIS HERMANOS:

POR SU COMPAÑÍA, CONFIANZA Y ALIENTO EN TODO MOMENTO ESPERANDO NO

HABERLOS DEFRAUDADOS LOS QUIERO MUCHO.

A MIS CUÑADAS Y CUÑADOS.

PARA QUIENES LES DESEO LO MEJOR DE ESTA HERMOSA VIDA.

LAS FAMILIAS:

POR QUE TENGO LA GRAN FORTUNA DE CONTAR CON USTEDES.

FAM. ALFARO PEREZ

FAM. URRUTIA PIÑA

FAM. PABLO SANCHEZ

FAM. USCANGA LOPEZ

FAM. RAYGADAS SALAZAR

FAM. MENDOZA MARTINEZ

FAM. LOPEZ HERNANDEZ

FAM. HERNANDEZ GOMEZ

FAM. CORTEZ SANCHEZ

FAM. HERNANDEZ FLORES

AGRADECIMIENTO:

A MIS AMIGOS

QUE DE ALGUNA U OTRA FORMA COLABORARON CONMIGO GRACIAS.

CATEDRATICOS.

LES AGRADESCO SU VALIOSA DIRECCION Y AYUDA EN ESTA TEIS, GRACIAS POR

DARME LA OPORTUNIDAD DE RELIZARME COMO PROFESIONAL.

Índice

CAPITULO I .................................................................................................................................................. 1

INTRODUCCION ................................................................................................................................. 1

1.1. HISTORIA DE LOS PUENTES EN MEXICO Y EL MUNDO .................................................................... 2

1.3. ANTECEDENTES. ............................................................................................................................. 13

1.4. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO CARRETERO DONDE SE UBICARA DEL CRUCE DEL

PUENTE. ................................................................................................................................................ 19

1.5. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL TRAMO DE LOCALIZACIÓN DEL CRUCE. ............................. 21

CAPITULO II ............................................................................................................................................... 24

ESTUDIOS DE CAMPO ................................................................................................................... 24

2.1. ESTUDIOS DE CAMPO ..................................................................................................................... 25

2.2. ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS. ............................................................................................................ 25

2.3. GENERALIDADES DEL ESTUDIO TOPOHIDRAULICO E HIDROLOGICO.............................................. 26

2.4. ESTUDIOS HIDRAULICOS. ............................................................................................................... 28

2.5 ESTUDIOS DE CIMENTACIÓN. (MECANICA DE SUELOS) .................................................................. 38

2.6. ESTUDIOS DE CONSTRUCCIÓN. ...................................................................................................... 60

2.7. ESTUDIOS DE TRANSITO. ................................................................................................................ 61

CAPITULO III .............................................................................................................................................. 63

ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE ........................................................................................... 63

3.1. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DEL PUENTE A PARTIR DE LAS CONDICIONES TOPOGRÁFICAS.

.............................................................................................................................................................. 64

3.2. DETERMINACIÓN DEL TIPO DE CIMENTACIÓN Y LA PROFUNDIDAD DE DESPLANTE BASÁNDOSE

EN LAS RECOMENDACIONES DE MECÁNICA DE SUELOS. ...................................................................... 67

3.3. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE LOS CLAROS PARCIALES Y DE ELEVACIÓN DE LA RASANTE.

.............................................................................................................................................................. 70

3.4. ELECCIÓN DEL TIPO DE SUPERESTRUCTURA Y SUBESTRUCTURA. .................................................. 72

3.5. ELABORACIÓN DE 2 ANTEPROYECTOS PARA EL CRUCE. ................................................................ 80

CAPITULO IV ............................................................................................................................................ 103

ANÁLISIS Y DISEÑO ..................................................................................................................... 103

4.1. COMENTARIOS DE LAS PRINCIPALES ESPECIFICACIONES EN QUE SE BASARA EL PROYECTO DEL

PUENTE Y CRITERIOS A SEGUIR EN PARTES DE ANÁLISIS Y DISEÑO. ................................................... 104

4.2. DATOS DEL PROYECTO. ................................................................................................................ 120

4.3. ANÁLISIS LONGITUDINAL POR SISMO. ......................................................................................... 125

4.4. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUPERESTRUCTURA ........... 133

4.5. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LA LOSA ................................................................. 135

4.6. ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES. ................................................................................................... 157

4.7. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS. .......................................................................................... 170

4.8. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS. .......................................................................................... 171

4.8. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUBESTRUCTURA ................... 173

4.9. SUBESTRUCTURA DATOS DEL CABALLETES. (ESTRIBO ................................................................. 175

4.10. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS CABALETES (ESTRIBO). ....................................... 176

4.11. SUBESTRUCTURA ....................................................................................................................... 218

4.12. SUBESTRUCTURA ANÁLISIS DEL SISMO. ..................................................................................... 221

4.13. SUBESTRUCTURA GRUPOS DE CARGAS CONSIDERADAS............................................................ 222

CAPITULO V ............................................................................................................................................. 224

ELABORACION DE PLANOS ..................................................................................................... 224

5.1. ELABORACION DE LOS PLANOS RESPECTIVOS PARA CADA UNO DE LOS ELEMENTOS QUE FORMAN

LA ESTRUCTURA GENERAL DEL PUENTE. ............................................................................................ 225

5.2. ELABORACION DE PLANO GENERAL CON DATOS, ESPECIFICACIONES, RECOMENDACIONES DE

CONTRUCCION Y CANTIDADES TOTALES DE OBRA. ........................................................................... 226

CAPITULO VI ............................................................................................................................................ 227

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................................... 227

6.1. SE HARA UNA SINTESIS DE TODO EL TRABAJO Y SE DARAN SUGERENCIAS PARA FUTURAS

APLICACIONES DE LOS ELEMENTOS USADOS DURANTE EL DESARROLLO DEL PROYECTO.................. 228

6.2. SI ES POSIBLE SE DARAN RECOMENDACIONES PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO, PUENTES

SIMILARES HA ESTOS. ......................................................................................................................... 229

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 230

ANALISIS Y DISEÑO DEL PUENTE CONGRESO – SAN NICOLAS U. V. – F. I. C.

PRESENTA: ARTURO URRUTIA PIÑA 1

CAPITULO I

INTRODUCCION



1.1. HISTORIA DE LOS PUENTES EN MEXICO Y EL MUNDO

La construcción de México moderno se ha venido desarrollándose a través de su historia con la

aplicación de los conocimientos de la ingeniería en todas las ramas que la integran. Los

puentes reflejan una expresión universal de civilización y cultura, y a través del tiempo han

significado una inquietud para los diseñadores y constructores quienes se preocupan por

encontrar cada vez mejores soluciones estructurales adecuadas a los recursos económicos,

materiales y al desarrollo de equipos y técnicas constructivas, buscando además superar cada

vez la belleza arquitectónica, lo que hace que el puente jerarquice la manifestación artística de

una obra vial.

El hombre primitivo descubrió los puentes naturales, al enfrentarse ante un rio demasiado

ancho y para poder cruzar recorría sus márgenes donde después encontraría un árbol

derribado y atravesando el rio de orilla. Los primeros puentes fueron construidos por la misma

naturaleza, posteriormente trenzado ramas largas y finas construirían los primeros puentes

colgantes.

El primer puente que se menciono es el de babilonia sobre el rio Éufrates (1900 a. c.) los

puentes sobre barcazas fueron construidos para la guerra, cuando los persas estaban

empeñados en la conquista de babilonia. También se tiene conocimiento que el primer

constructor de puentes fue Mondrucles de Samosi quien construyo un puente militar en el

Bósforo en el año 493 a. c., la longitud de este puente era de 1 Km.

El puente más antiguo de los que se conservan en el mundo hasta la fecha, fue construido por

los griegos en el año 850 a. c., en la ciudad de Esmima, localidad que actualmente forma parte

del territorio de Turquía.

Los romanos son maestros en la fabricación y el arte de los puentes, utilizando al principio la

madera, la piedra y el ladrillo, reforzando con grapas o abrazaderas de hierro. En la historia se

registra que el primer puente romano fue construido en el año 621 a. c. sobre el rio Tíbet,

siendo una raza de conquistadores, construyeron cientos de puentes desde el extremo norte de

las galias (hoy Francia) hasta en la áfrica y desde España hasta el Asia menor. Hoy en día

subsisten numerosos puentes de los que se construyeron los romanos, a quienes con justicia

se considera como constructores por excelencia.

En España se conservan muchos puentes de la época romana entre los que merecen

mencionarlos : el salamanca sobre el Tormes con 27 arcos de 10.00 m de longitud; el de

Mérida sobre el Guaroliana con 60 arcos; el Córdoba, sobre el Guadalquivir con 16 arcos

reconstruidos para los musulmanes, el de Alcántara sobre el tajo, que tiene 48.00 m de altura

desde el nivel de aguas hasta el pavimento y hasta 60.00 m al fondo del rio; está formado por 6

arcos de medio punto, dos de los cuales tiene 28.00 a 30.00 m de luz.

El primer puente de piedra levantado sobre el rio Támesis, en Inglaterra se termino a finales

del siglo XIII. Tenía una galería cubierta de madera con tiendas alineadas en ambos lados

formando una calle, a fines del siglo XIX fue remplazado por otro nuevo, el famoso puente de la

torre de Londres, que mide más de 265 m de largo.



A fines del siglo XVII se construirá puentes de hierro fundido, donde este tipo de material no

puede ser aplastado, pero puede derrumbarse a causa de una considerable fuerza de tracción

por lo que se opto por utilizar otro tipo de material llamado hierro forjado, que tiene mayor

resistencia a la tracción. Con dicho material siguieron construyéndose muchas obres de

ingeniería, hasta que en el siglo XIX a unirse el acero.

La construcción de los primeros puentes colgantes metálicos se debe al ingeniero francés

Marcos Seguin. Con el empleo de acero, es posibles cubrir grandes claros, así como también el

sistema constructivo permite construir mayores cloros, con puente de vigas no se pueden dar

distancias entre pilares superiores a 300 m, mientras que empleando acero se avanza hasta

500 m y con un puente colgante, de hasta 1300 m.

En este aspecto, México hederá una tradición que data desde la época de la colonia, según se

tiene conocimiento, sus pobladores recorrían grandes distancias en busca de alimentos, pero

sobre su paso se encontraban con múltiples obstáculos como ríos y barrancas; para evitar

estos, se improvisaban puentes que eran construidos a base de troncos y ramas de algunos

árboles que eran colocados perpendiculares a los ríos o arroyos. También se empleaban

grandes cuerdas con palos y troncos amarrados, los cuales formaban los famosos puentes

colgantes y que eran colocados en pequeñas barrancas y precipicios.

Fue de esta manera como fueron apareciendo los primeros puentes ideados de acuerdo a las

necesidades de aquella época y con el paso del tiempo, el descubrimiento del cemento y del

acero y la constante aparición de ingenieros mexicanos en materia de planeación, diseño y

construcción de vías terrestres, hoy en día se tiene un gran desarrollo en la ingeniería de

puentes en México.

La evolución de los puentes, se debe principalmente a los cambios que han tenido los

vehículos de motor, en sus dimensiones, peso y velocidad de operación, al volumen del

tránsito, la disponibilidad de mejores materiales de construcción y su utilización racional; al

amplio conocimiento de los elementos que forman las estructuras y a la facilidad para su

análisis con el empleo de computadoras electrónicas; a nuevos métodos de diseño y a la

utilización de técnicas adecuadas de construcción.

Los cruces se elegían generalmente normales a la corriente obligando así el trazo de la

carretera; lo que originaba en muchas ocasiones mayores desarrollos de la ruta y alineaciones

defectuosos, sobre todo horizontalmente, ya que con mucha frecuencia se obligaba a tener

curvas forzadas tanto a la entrada como a la salida del puente.

En México, se han desarrollado diversos procedimientos de análisis y de diseño y construcción

de puentes, así como diferentes materiales con que estos se han construido. Desde los años

treinta se utilizo el concreto y el acero para puentes, proyectándose a base de la losa con 2, 3 y

hasta 4nervaduras y que salvan claros de hasta 15.00 metros. Al mismo tiempo inicia el uso de

estructuras metálicas, logrando salvar claros de hasta 20.00 metros.



Para el ano de 1955, evoluciono en forma acelerada la técnica mundial en la construcción de

puentes y como ejemplo de ello, en México se construye el primer puente de concreto

presforzado con un claro de 16.00 metros.

En México, tanto en la topografía como la hidrología han exigido puentes muy variados y

espectaculares en cuanto al tipo, tamaño y forma, entre los que podemos mencionar al puente

Mezcala, el Panuco, el Tampico, el Coatzacoalcos y el puente Alvarado, entre otros; siendo

obras que por sus características constituyen un factor que retribuye primordialmente al

desarrollo del país debido a que facilitan la comunicación, el comercio y el turismo y que

representa el progreso de cualquier región.

Para determinar la factibilidad y funcionalidad de un puente, se considera su importancia como

obra de servicio, a fin de establecer su prioridad al respecto; una vez realizados los estudios

topográficos, hidráulicos, geológicos, de construcción, de transito, de cimentación, de diseño

estructural y económicos; se elige el tipo de proyecto que nos genere el menor costo y que

satisfaga las exigencias tanto estéticas como estructurales, además de una conservación y

vida útil ilimitada.

Es por esto, que la finalidad principal de esta memoria es aportar a la sociedad en general la

metodología para el diseño y construcción de puente “congreso san Nicolás”, el cual tiene por

objeto dar continuidad a la carretera Puebla-Teziutlan sobre el tramo Puebla-limites de Puebla

/Tlaxcala en el kilometro 4 + 550.00 y salvar el arroyo “Axatl” que nace aproximadamente a

20.00 kilómetros del sitio del cruce y desemboca a 50.00 kilómetros aguas abajo en el rio

“Atoyac”.

Dicho proyecto ofrecerá en conjunto con otras obras, mejorar las condiciones de desarrollo de

todos los sectores de las regiones que serán beneficiadas y del país en general.

Definición de un puente:

Es una estructura formada por un conjunto de elementos que combinados en forma sistemática

realizan la función de enlace y continuidad de una vía de comunicación o de servicio; por lo que

el puente debe concebirse como parte del sistema general de vía de comunicación.

Cuando un obstáculo físico por salvar es menor de 6 metros, se denomina alcantarilla.

En las interacciones con barrancas sin tirantes de agua se denomina viaductos; y cuando es

necesario interceptar vías terrestres, se construye estructuras llamadas paso a desnivel.

Los puentes deben tener varias características emitidas por la AASHTO (THE AMERICAN

ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALES), como ancho

de calzada y de banqueta, guarniciones banquetas de emergencia, parapetos drenaje de la

calzada, Sobrelevación en curva horizontal, acabado de la superficie de rodamiento,

protección contra humos gálibos y espacios libres e instalaciones de servicio públicos, etc.



Partes que integran un puente.

Un puente, ya se carretero o ferroviario; consta de:

1.- Superestructura: es la parte del puente que cubre los claros entre apoyos, está formada

por elementos que soportan directamente las cargas móviles y tiene la función de transmitir las

cargas a la subestructura. La superestructura se compone de: calzada o superficie de

rodamiento, guarnición, banquetas parapetos y trabes.

2.- Subestructura: Esta integrada por elementos que tienen la función de transmitir las cargas

de la superestructura y su propio peso a la infraestructura. Estos elementos pueden ser:

columnas, pilas, caballetes etc.

3.- Infraestructura: Es el conjunto de elementos encargados de transmitir directamente al

terreno las cargas provenientes de la subestructura. De acuerdo con la capacidad del terreno la

infraestructura podrá ser superficial o profunda.



CLASIFICACIÓN DE PUENTES

1.- Según la naturaleza de carga que soporta:

1) Carreteros

2) Ferroviarios



3) Peatonales

4) Puente canal



2. -Según su trazo horizontal

1) Normal 2) Esviajado

3) En curva horizontal



3.- Por su trazo vertical:

1) Con pendiente 2) Sin pendiente

3) en curva vertical



4.- Por su material de construcción:

1) Madera 2) Piedra

3) Concreto 4) Acero



5.- Por la movilidad de la superestructura:

1) FIJOS

2) MOVIBLES

a) Levadizo b) Giratorio

c) Basculante d) Deslizante.



6.- Por su comportamiento estructural:

1) ISOSTÁTICO.

2) HIPERESTATICOS



1.3. ANTECEDENTES.

A medida que un país va creciendo en todos sus sectores, van surgiendo cada día más

necesidades, tales como: vivienda, drenaje, agua potable, transporte, vialidades, etc.; por lo

que las autoridades tanto federales, estatales y municipales tienen el compromiso de dotar de

ellas.

Uno de los grandes retos que la actualidad se le presenta a la ingeniería mexicana, es el poder

comunicar sus pueblos, centros de producción, recursos naturales polos de desarrollo y

litorales.

Gran parte de las vías de comunicación que han hecho posible en enlace y pleno desarrollo del

país, han sido los puentes; ya se han carreteros, ferroviarios, canales o marítimos.

Es fundamental que los puentes al igual que otras estructuras, cumplan con la función para la

cual están destinadas en sus condiciones normales de operación y que tengan un grado de

seguridad adecuado, así como una inversión inicial razonable.

Tales el caso de Teziutlan en el estado de puebla. Que han manifestado un gran crecimiento

en los últimos años debido principalmente al sector agrícola que se refleja en un 36.35% de su

superficie, en la cual se produce principalmente maíz, aguacate, manzana y pera entre otros;

favoreciendo principalmente al tipo de clima que predomina en la región debido ha esto, la

comunidad reclama nuevos y mejores servicios como lo son: vías de comunicación, que

comunica a todos los municipios y estados vecinos.

Teniendo presente estos antecedentes en conjunto con toda una serie de estudios realizados

sobre la región, se detecto que en realidad era indispensable la construcción de nuevas y

mejores vialidades que permitan un pleno desarrollo de la región y del país en general.

Razón por lo cual, la Secretaría de Comunicaciones y Transporte (S.T.C.) por producto de la

dirección general de servicios técnicos elaboro e proyecto de la carretera Puebla – Teziutlan

tramo puebla limites de Puebla/Tlaxcala que corresponde a una carretera estatal que

comunicara a la ciudad capital con el municipio de Teziutlan y sus alrededores.

Dentro de este proyecto carretero en el kilometro 4 + 550.00 se presenta el cruce con el arroyo

Axatl en el municipio de amozoc puebla, que nace aproximadamente a 20.00 km. Del sitio del

cruce y desemboca a 50.00 km. En el rio Atoyac, lo que da origen a la construcción de en

puente el cual lleva por nombre “Congreso – San Nicolás” y que tendrá por objeto salvar dicho

cruce y dar continuidad a la carretera.

Este arroyo provoca una influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el

cruce mismo, además existe cambio de pendiente de suave a pronunciada a una cascada de

cerca del cruce. El área de cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km2 y pertenece al

región hidráulica No. 18 balsas según clasificación SARH., los cuerpos flotantes que arrastra la

corriente durante las avenidas, están formadas por ramas y basura.



El escurrimiento es de carácter intermitente, la precipitación madia anual es de 100mm, el clima

predominante en la región se clasifica como templado subhumedo. La geología superficial que

se observa en el fondo del cruce, está constituida por arenas limos y boleos, mientras que en

ambos márgenes se cuenta con arenas y boleos.

El paso actual de los vehículos en la zona de cruce es sobre un puente existente el cual tiene

un antigüedad de 49 años aproximadamente y se compone de 6 claros: uno de 6.5metros dos

de 6.40 metros, dos de 6.35 meros y otro de 6.20, con una altura media hasta la parte inferior

de la superestructura de 1.00 metros, habiendo funcionado a su máxima capacidad.

El puente por proyectar, estará ubicado aguas abajo del actual puente y se localiza en tangente

vertical y tangente horizontal. Tendrá un ancho total de 10.00 metros, el ancho de la carpeta

será de 7.20 metros y se proyecta para una carga viva tipo 1 (T3-S2-R4) en dos fajas. Dicho

proyecto estará a cargo de CDCO CIPRES S.A.DE C.V.

Para la realización de este proyecto, será importante tener presente ciertas condiciones y

restricciones proporcionadas por los estudios de campo, que son lavase de todo proyecto y

este a su vez de la construcción. Dichos estudios nos proporcionarán las características

necesarias para dar la solución más adecuada a nuestro proyecto.

Una vez conocidas las limitaciones, se producen a determinar aspectos importantes para el

proyecto como es el tipo de estructura, el dimensionamiento de los aspectos geométricos y

características del puente.

Mediante este proyecto, se pretende que las pequeñas comunidades perteneciente a los

municipios de amozoc y acajete (considerados grandes productores en el sector agrícola

destacando la producción de maíz, aguacate, y manzana, favoreciendo por el tipo de clima

predominante ) en el estado de puebla se vean beneficiados por la ubicación del puente y en

general por el paso cercano a la nueva carretera, ya que pondrán estar comunicados de

manera más directa con la ciudad capital y con otros municipios, para que de esta forma los

principales productores puedan salir a vender sus productos a los lugares donde obtengan una

mayor remuneración a cambio.



Croquis de localización



DATOS TRASCENDENTES DE LA REGION DONDE SE UBICARA EL PROYECTO Y SUS

ALDEDEDORES

LONGITUD NORTE

COMUNIDAD GRADOS MINUTOS ALTITUD

TEZIUTLAN 19 49 1940

AMOZOC 19 3 2320

ACAJETE 19 6 2460

LONGITUD OESTE

COMUNIDAD GRADOS MINUTOS ALTITUD

TEZIUTLAN 97 22 1940

AMOZOC 98 3 2320

ACAJETE 97 56 2460

POBLACION

COMUNIDAD TOTAL HOMBRES MUJERES

TEZIUTLAN 54699 26978 27721

AMOZOC 71228 34250 36978

ACAJETE 47253 23031 24222

REGISTRO DE VEHICULOS

COMUNIDAD TIPO DE VEHICULO No. VEHICULO

TEZIUTLAN AUTOMOVILES 5078

CAMIONES PASAJEROS 60

CAMIONES DE CARGA 2801

MOTOCICLETAS 36

AMOZOC AUTOMOVILES

CAMIONES PASAJEROS

CAMIONES DE CARGA

MOTOCICLETAS

ACAJETE AUTOMOVILES

CAMIONES PASAJEROS

CAMIONES DE CARGA

MOTOCICLETAS



1.4. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO CARRETERO DONDE SE UBICARA DEL CRUCE

DEL PUENTE.

Estos estudios nos determinan la posibilidad de que una obra determinada se lleve a cabo y

son el producto de un análisis técnico y económico que tiene como finalidad precisamente esto:

justificar la realización o no de un proyecto. Cualquier proyecto de ingeniería de puentes no

queda excluido de ser objeto de este tipo de estudios, ya que la construcción o remodelación

de una vía de comunicación como lo son las carreteras que tiene por objeto permitir una

circulación eficiente entre centros poblacionales; lo cual, justificaría la inversión del proyecto.

En esta ocasión se trata de la construcción de la carretera Puebla – Teziutlan y el puente

“Congreso - San Nicolás”, localizado sobre el tramo Puebla – limites de Puebla /Tlaxcala en el

kilometro 4+550.00 y que se salvara al arroyo “Axatl”

La construcción y ubicación de este puente se determino que era factible tras haber realizado

reconocimientos directos a la zona en estudio; así como de la participación de os siguiente

aspectos:

1. Objetivo del puente

2. Ubicación del puente

3. Principal actividad económica de la zona donde se ubicara el puente

4. Fondo económico para la ejecución del proyecto.

1. Objetivo del puente

El primer objetivo de llevar a cabo la construcción de puente “Congreso – San Nicolás” dar

continuidad a la carretera Puebla – Teziutlan sobre el tramo Puebla – limites de

Puebla/Tlaxcala en el kilometro 4+550.00 y que se salvara al arroyo “Axatl” que nace

aproximadamente a 20.00 km. Del sitio del cruce y desemboca a 50.00 km. Aguas abajo en el

rio Atoyac. Obra que en conjunto con otras, pretende mejorar las condiciones de desarrollo de

todos los sectores de las regiones que serán beneficiadas.

2. Ubicación del puente.

Este fue determinado a través del informe general de estudio topohidraulicos, mismo que como

se menciona más adelante; establece que sobre el cruce ya existe un puente que será

demolido y que estudio la posibilidad de que en el mismo sitio del cruce se construya el nuevo

puente, sin embargo se determino que no era factible construido en el mismo sitio, debido a

que la distancia libre vertical que debería dejarse entre en nivel de aguas máximas

extraordinarias y la parte inferior de la superestructura para permitir el paso de los cuerpos

flotantes seria de 1.00 metros, cuando para este proyecto, dicha distancia de ser cuando

menos de 2.00 metros.



Por la razón, se procedió a estudiar otra nueva alternativa, que consistió en ubicar el puente

aguas abajo del que ya existía, con el fin de obtener la distancia libre de 2.00 metros como

minio y al a vez, evitar la caída hidráulica que se localiza bajo el puente que ya existe.

Por lo que de acuerdo a esto, esta alternativa resulto la más óptima.

3. Principal actividad económica de la zona donde se ubicara el puente

La zona donde se ubicaría el puente, correspondiente al municipio de amozoc en estado de

puebla, que en conjunto con el municipio de acajete han manifestado un gran crecimiento en

los últimos anos, destacando por su importancia el sector agrícola, del que destaca la

producción de maíz, aguacate, y manzana, favoreciendo por el tipo de clima predominante en

la región, razón por la que con la ejecución del proyecto, se verán beneficiadas las

comunidades de esta región.

Debido a esto, las comunidades reclaman nuevos y mejores servicios como lo son; vías de

comunicación que comuniquen a todos los municipios de estados vecinos.

4. Fondo económico para la ejecución del proyecto

Los recursos económicos destinados para la ejecución del proyecto son aportados por el

gobierno del estado para la ampliación y conservación de la infraestructura vial de los

municipios que lo integran, para que la Secretaria de Comunicaciones y Transporte (S.C.T.) por

conducto de la dirección general de servicios técnicos elabore el proyecto de la carreta “puebla-

Teziutlan”; proyecto que comprende la construcción del puente “Congreso – San Nicolás” que

estará a cargo de CDCO CIPRES S.A.DE C.V.

En conclusión teniendo presentes estos aspectos en conjunto con toda una serie de estudios

realizados sobre la región, se detecto que en realidad era dispensable la construcción del

puente “Congreso – San Nicolás” para salvar el arroyo “Axatl” y dar continuidad a la carretera

Puebla – Teziutlan que permita el pleno desarrollo de la región y del país en general.



1.5. CARACTERÍSTICAS GEOMÉTRICAS DEL TRAMO DE LOCALIZACIÓN DEL CRUCE.

El proyecto geométrico abarca todos los aspectos del proyecto de un camino bajo el punto de

vista de la ingeniería. El proyecto geométrico comprende la discusión de las dimensiones de los

elementos de calzada y sus combinaciones; comprende tanto la ingeniería de detalle como la

ingeniería de los elementos más generales de los estudios de una carretera.

Estos aspectos son:

a) Proyectos de Rasante.

Debido a que la posición económica de la rasante depende principalmente de la topografía de

la zona, se debe tomar en cuenta lo siguiente:

1.- En terrenos planos, la altura de la rasante sobre terrenos planos estará

generalmente regulada por las obras de drenaje.

2.- En terrenos de lomerío, se recomienda adoptar rasantes onduladas, las cuales

convienen tanto en razón de operación, como de la economía en el costo de construcción.

3.- En terrenos montañosos, la rasante estará controlada estrechamente por las

condiciones críticas de la topografía, como son los cantiles y cañadas.

4.- Dos curvas sucesivas y en la misma dirección, separadas por una tangente corta

más o menos de 60 m, deben ser evitadas.

5.- Una rasante escalonada es preferible, a una sola pendiente sostenida, porque nos

permite aprovechar el aumento de la velocidad previo al ascenso y su correspondiente impulso.

6.- La rasante debe cumplir con las especificaciones ordenadas en el proyecto.

7.- En general, se entiende que el alineamiento horizontal es definitivo, pues se

supone que todos los problemas inherentes a él han sido previstos en la fase de anteproyecto,

sin embargo hay ocasiones en que se requiere modificado localmente.

8.- La rasante a proyectar debe permitir el buen funcionamiento de las alcantarillas

puente y paso desnivel, dando las elevaciones exigidas. En zonas donde no hay obras, su

altura debe ser la necesaria para evitar humedades perjudiciales a las terracerías y pavimentos

causadas por zonas de inundación o humedad excesiva en el terreno natural.

De acuerdo con lo anterior se considera que los elementos que define el proyecto de la rasante

económica son los siguientes:

1.- Condiciones topográficas.



2.- Condiciones geotécnicas.

3.- Rasante mínima.

4.- Costo de las terracerías.

El proyecto del camino se ha realizado con las siguientes especificaciones.

1. Ancho de corona = 10.00 m

2. Ancho de carpeta = 7.20 m

3. Curva máxima = 5.583o

4. Pendiente máxima = 1.375 %

Considerando los datos anteriores, el cruce de arroyo “Axatl” está localizado conforme al eje de

proyecto del camino, a 85.482 m posteriores a la salida de la curva vertical No. 2 (ver plano de

02 „modificación de trazo”), cuyos elementos de curva son los siguientes:

P.C.V. = 4+379.680

P.I.V. = 4+409.680

P.T.V. = 4+439.360

S.T.1 = 30.00 m

S.T.2 = 30.00 m

G.C. = 4.850O

R.C. = 236.181 m

C. = 14.478O

L.C. = 59.68 m

Dicha curva horizontal finalizada en el P.T.V. = 4+439.360 e iniciado un tangente cuya longitud

es de 85.482 m.

El eje de trazo cruza a la corriente en sentido perpendicular; es decir con un ángulo de

esviajamiento de 0o.

Otra característica importante que podemos mencionar, es que el arroyo Axatl provoca una

influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el cruce mismo, además

existe cambio de pendiente de suave a pronunciada a una cascada cerca del cruce. El área de

la cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km2 y pertenece a la región hidráulica No. 18

balsas, según clasificación de SARH., los cuerpos flotantes que arrastra la corriente durante las

avenidas, están formadas por ramas y basura.

Todas las plantas configuradas y demás levantadas quedaron referidos a la elevación del

banco de nivel BN-1 rotulado sobre poste de concreto de 19.21 metros a la derecha de la

estación 4+507.07 con una elevación arbitraria de 97.00 metros.



ANEXO A

Plano de la Modificación del Trazo.



CAPITULO II

ESTUDIOS DE CAMPO



2.1. ESTUDIOS DE CAMPO

En el estudio de la ingeniería de puentes, cuando se trata de buscar soluciones satisfactorias

tanto técnicas como económicas, dirigidas al estudio y la construcción de un puente, las

actividades del ingeniero deberán ser abocadas, hacia el estudio de campo.

Estos estudios, son destinados para recabar los informes necesarios que servirían en base

para el diseño. Deben ser realizados con todo cuidado y buen criterio pues de nada nos serviría

un buen diseño si este se basa en estudios de campo incompletos, erróneos o deficientes.

Los estudios de campo según su importancia y su orden cronológico los podemos agrupar de la

siguiente manera.

1.- Estudios Topográficos.

2.- Estudios Hidrológicos e Hidráulicos.

3.- Estudios de Cimentación.

4.- Estudios de Transito.

5.- Estudios de Construcción.

2.2. ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS.

Para el presente estudio, primeramente es indispensable que el ingeniero a cargo realice un

reconocimiento de la zona de cruce ya definido o bien, de la zona en que debe construirse el

puente con el firme propósito de conocer las condiciones generales del terreno.

Básicamente, para la ubicación de un puente se debe considerar dos aspectos muy

importantes; que son el técnico y el económico. Por lo que respecta al aspecto técnico, el sitio

de cruce será aquel que ofrezca un buen alineamiento de trazo en las proximidades del puente,

además de un buen perfil de la línea (especialmente en el caso de F.F.C.C.). Además de

condiciones de cimentación deben ser satisfactorias, que el cauce del rio en la zona de cruce

este bien definido (no divagante) y alejado de las curvas horizontales y caídas o rápidas en su

curso.

Dentro del aspecto económico y a través de la practica y la experiencia en la construcción de

puentes, se dice que el puente menos costoso en el cruce más económico, no siempre

representa el mas optimo, ya que este caso puede exigir un trazo en sus accesos y por lo tanto

lo convierte en antieconómico; sin embargo es posible que exista un cruce que exija un puente

costoso (ya sea por su longitud, altura o cimentación). Pero que los tramos de acceso del

camino sean reducidos. Por lo tanto, se debe comparar el costo del puente en su conjunto.

Básicamente, los estudios topográficos comprenden los siguientes pasos:

1. Reconocimiento de zona y cruces posibles.

2. Levantamiento general de la zona de los cruces o croquis posibles.

3. Levantamiento configurado del terreno en la zona de cada cruce, que se apoyara en

polígonos cerradas y se hará por medio de secciones o con estadías. abarcara una



extensión suficiente mente amplia para apreciar el alineamiento general del cauce del

arroyo antes del cruce y después del mismo en avenidas.

4. Levantamiento detallado de una faja de terreno aun y otro lado del eje del cruce,

dibujando a mayor escala que el inmediato anterior.

5. Estudios de los tramos de liga de cruce con el resto de línea, para juzgar del

alineamiento, de las pendientes y del costo de esos tramos.

6. Sección transversal del rio, según del cruce indicando los niveles de aguas máximas

ordinarias y mínimas.

Para este proyecto en estudio (Puente Congreso -San Nicolás) se realizaron reconocimiento a

la zona por parte de la brigada de campo. Se determinaron los distintos cruces posibles, se

realizo un levantamiento general de la zona, así como un levantamiento configurativo del

terreno en la zona de cruce. También se analizaron los aspectos técnicos y económicos antes

mencionados. Se continúo con la realización de los levantamientos topohidraulicos

correspondientes al cruce en estudio, que consistieron en: planta general, planta detallada,

perfil de construcción, perfil detallado, trazo del camino y levantamiento de las secciones

transversales hidráulicas y puntos auxiliares.

El arroyo nace aproximadamente a 20.00 km. Del sitio de cruce y desemboca a 50.00 km., en

el rio Atoyac. Si provoca influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el

cruce del mismo. Además existe cambio de pendiente de suave a pronunciada o una cascada

cerca del cruce. El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km2 y pertenece a la

región hidrológica No. 18 balsas, según su clasificación de SARH. Los cuerpos flotantes que

arrastra la corriente durante las avenidas, están formadas por ramas y basura.

El eje del trazo cruza a la corriente con un ángulo de esviajamiento de 0o

Todos las plantas configuradas y además levantamientos quedaron referidos a la elevación del

banco de nivel BN-1 rotulado sobre poste de concreto de 19.21 metros a la derecha de la

estación 4+507.07 con una elevación arbitraria de 97.00 metros.

2.3. GENERALIDADES DEL ESTUDIO TOPOHIDRAULICO E HIDROLOGICO

El arroyo nace aproximadamente a 20.00 km. Del sitio de cruce y desemboca a 50.00

km., en el rio Atoyac.

Si provoca influencia hidráulica en el cruce, debido a una caída localizada en el cruce

del mismo.

Si existe cambio de pendiente de suave a pronunciada o una cascada cerca del cruce.

El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de 19.00 km2 y pertenece a la región

hidrológica No. 18 balsas, según su clasificación de SARH. En la zona de cruce, la



vegetación se puede clasificar como agricultura de temporal la topografía es

sensiblemente plana.

Elevación y descripción del banco de nivel BN-1 rotulado sobre poste de concreto a

19.21 m a la derecha de la Estación. 4+507.07 con una elevación arbitraria de 97.00 m.

El escurrimiento es de carácter : intermitente

Tipo y longitud máxima de los cuerpos flotantes: armazón y basura.

La precipitación medio anual es de 100 mm.

El clima predominante en la región se clasifica como: templado húmedo.

Información adicional (Erosión marginal, caídas, ubicación del cruce en una curva del

cruce curvas cercanas, etc.)

Geología superficial en el fondo: arenas, limos y boleos.

En el margen izquierda: arenas y boleos.

En la margen derecha : arenas y boleos

El paso actual de los vehículos en la zona de cruce es: sobre un puente existente

Si existen puentes cercanos al cruce sobre la misma corriente proporcionar los datos

siguientes.

Ubicación: en el mismo cruce.

Numero y longitud de claros: seis claros, uno de 6.50 m. dos de 6.40 m. dos de 6.35

m. y otro de 6.20m.

Altura media hasta la parte inferior de la superestructura:1.00 m

¿ha funcionado el puente a su máxima capacidad? Si, por la influencia hidráulica de

la estructura.

Área total bajo el puente: 32.30 m2

Antigüedad de la obra: 49 años aproximadamente.

Otros datos útiles a juicio del observador.

I. ESTUDIO HIDROLOGICO

Método aplicado: Ven te Chow.

Información utilizada: isoyetas de intensidad de lluvia – periodo de retorno.



Se obtuvo del caudal máximo de 47.68 m3/seg, asociado a un periodo de retorno de 50

años.

Observaciones (fuente de información, confiabilidad, etc.).El gasto obtenido es confiable

debido a que la información para la elaboración de las isoyetas es muy amplia.

II. ESTUDIO HIDRAULICO.

Nivel de aguas mínimas: cauce seco.

Nivel de aguas máximas extraordinarias: 101.85 m (datos de la sección levantada a 200

m aguas arriba). No se considero la sección hidráulica en el cruce por que el NAME

desbordaría hacia ambas márgenes por la insuficiencia hidráulica del puente).

Método aplicado: sección y pendiente hidráulica.

Sección levantada: a 200 m aguas arriba y a 150 m aguas abajo.

Gasto obtenido en la sección levantada a 200 m aguas arriba: 29.82 m3 / seg.

Velocidad media máxima: 2.66 m/seg.

Observaciones (fuente de información, confiabilidad, etc.). las huellas de los niveles

máximos no corresponde a los niveles reales, ya que el escurrimiento es alterado por la

obstrucción que se forma en el puente existente provocando un embalse desborda en

ambas márgenes.

III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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

La distancia libre que deberá dejarse entre el nivel de aguas máximas extraordinarias y la parte

inferior de la superestructura para permitir el paso de los cuerpos flotantes se de 2.00 m.

2.4. ESTUDIOS HIDRAULICOS.

La importancia de los estudios de hidráulicos de un cauce pluvial por salvar, es muy grande,

como es fácil comprender el caudal a gasto máximo durante las avenidas que alcanza el agua

cuando esta tiene lugar, la frecuencia con que se presentan, la duración de las mismas, el nivel

a que llega el agua, las zonas que inunda, la dirección general de la corriente en crecientes, el

alineamiento del rio y otras características que influyen en las características de la obra por

construir, así como en el costo y funcionamiento de la misma.

La mejor manera de conocer la magnitud del canal en avenidas y estiaje, los niveles

alcanzados, la frecuencia de las avenidas y su duración, es por medio de estaciones de aforo y

cuyos datos son recopilados a lo largo del tiempo. Desgraciadamente no es posible contar con

esto acopio de datos relativos a un rio o arroyo en particular.



En México hay infinidad de ríos y arroyos de los cuales no se tienen datos directos de aforo,

razón por la cual el ingeniero tiene que valerse de medios indirectos para estimar los caudales

de los ríos en avenidas. Estos métodos indirectos más usados son las llamadas “Formulas de

Escurrimiento “y el proceso de “Sección y Pendiente”.

METO DE VEN TE CHOW:

Con la finalidad de determinar la magnitud del gasto máximo que produciría la corriente del

arroyo “Axatl” hasta el sitio de cruce con el eje de la carretera Puebla – Teziutlan, se realizo un

estudio hidrológico asociado a un periodo de retorno de 50 años, aplicando el método e

propuesto de Ven Te Chow con al información de lluvia contenida en los mapas de Isoyetas de

intensidad de lluvia – Duración – Frecuencia, que proporciona la información clave para

determinar los caudales máximos generados por las cuencas hidrológicas que han de ser

drenadas a través de las diversas obras que se construyen en el país. Estos mapas fueron

elaborados por la Secretaría de Comunicaciones y Transporte.

El método de Chow está basado principalmente en el concepto de hidrograma unitario y del

hidrograma unitario sintético.

En la descripción de este método se usara la siguiente notación:

A = área de la cuenca en Km2.

d = duración total de la tormenta, en horas

L = longitud del cauce principal, en m

N = numero de escurrimiento, adimensional

P = lluvia de la zona en estudio para una duración dada, d en cm.

Pb = lluvia en la estación base para la duración d, en mm

Pa = precipitación media anual en la zona en estudio, en mm

Pab = precipitación media anual en la estación base, en mm

Pe = lluvia en exceso en la zona de estudio para la duración d, en cm

Qb = gasto base, en m3/s

Qd = gasto diseño, en m3/s

Qm = gasto pico del hidrograma del escurrimiento directo, en m3 /s

qm = gasto pico del hidrograma unitario, en m3/s por cm de lluvia en exceso,

para una duración de d horas.

S = pendiente media del cauce, en porcentaje.

tp = tiempo de retraso, en h

X = factor de escurrimiento, en cm/h

Y = factor climático, adimensional.

Z = factor de reducción del pico, adimensional.

El hidrograma es una expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que

gobiernan las relaciones entre la precipitación y el escurrimiento en una cuenca particular. El

hidrograma de una corriente es la representación grafica de sus variaciones de flujo, arregladas



en orden cronológico. En general, para expresar el flujo, se usa el gasto, que indica el volumen

escurrido en la unidad de tiempo.

Este método considera que el gasto de pico del escurrimiento directo de una cuenca puede

calcularse como el producto de la lluvia en exceso Pe por el gasto de pico de un hidrograma

unitario, qm, o sea:

Qm= qm Pe……………………………………………………….....................................(1.1)

Considerando una lluvia en exceso igual a 1 cm. Con una duración de d horas sobre una

cuenca de A km2, el escurrimiento de equilibrio, o sea el escurrimiento producido por una lluvia

de intensidad constante continuando idénticamente, será igual a 2.78 A / d. La relación del

gasto de pico del hidrograma unitario qm a 2.78 A/d, se define como factor de reducción del

pico, Z.

Z= qm d ……………………………………………….………………………… (1.2) 2.78 A

Y entonces

qm = 2.78 A Z ……………………………………………………………………….. (1.3)

d

Sustituyendo la ecuación (1.3) en la ecuación (1.1) se obtiene:

Qm =2.78 A Z Pe……………………………………………………………………….. (1.4)

d

Llamando X al cociente de Pe entre d, o sea:

X = Pe …………………………………………………………………………. (1.5)

d

La ecuación del gasto queda;

Qm =2.78 A X Z ……………………………………………………………….. (1.6)

Si el gasto base en el tiempo del gasto pico es Qb, entonces el de diseño es:

Qd=Qb + Qm

Factores que afectan al escurrimiento:

Los factores que afectan al escurrimiento, considerados en este método, pueden dividirse en

dos grupos. Uno que afecta directamente a la cantidad de lluvia en exceso o escurrimiento

directo, el cual está compuesto principalmente por el uso de la tierra, la condición de la

superficie, el tipo de suelo y cantidad y duración de la lluvia. El otro grupo afecta la distribución



del escurrimiento e incluye el tamaño y la forma de la cuenca, la pendiente del terreno y el

efecto de retención del flujo por medio del tiempo de retraso. Esta distribución del escurrimiento

directo expresada en términos de hidrograma unitario de la cuenca, el cual se define como el

hidrograma del escurrimiento directo resultante de 1 cm de lluvia en exceso generada

uniformemente sobre toda la cuenca y con la intensidad también uniforme durante un periodo

especifico de tiempo.

Existe una cierta interdependencia entre los dos grupos de factores. Sin embargo, esta

interdependencia es desconocida y, para propósitos prácticos, puede considerarse que no

afecta a la relación entre el escurrimiento directo de la lluvia en exceso. Esta hipótesis es la

base para poder establecer la ecuación 1.1.

Para tomar en cuenta el efecto del primer grupo, se introduce el número de escurrimiento. N, el

cual es función del uso de suelo y de las características de este.

El uso de suelo de la cuenca en estudio se investigo en la carta USO DEL SUELO Y

VEGETACION (heroica Puebla de Zaragoza E14B43) escala 1:50,000 editada por INEGI y

que comprende a la cuenca en estudio, aparece el tipo de suelo clasificado con los símbolos:

Je + Hh, el cual indica que se trata de un suelo Fluvisol (del latín fluvis: rio. Literalmente suelo

del rio).

Se caracteriza por estar formados siempre por materiales acarreados por agua. Están

constituidos por materiales disgregados que no presentan estructura en terrones, es decir, son

suelos muy poco desarrollados. Presentan capas alteradas de arena, arcilla o grava que son

producto de acarreos de dichos materiales por inundaciones o crecidas muy antiguas.

Feozem (del griego phaeo: pardo; y del ruso zemlja: tierra. Literalmente, tierra parda)

Son suelos que se encuentran en varias condiciones climáticas, desde zonas semiáridas, hasta

templadas o tropicales muy lluviosas, así como en diversos tipos de terrenos, desde planos

hasta montañosos. Muchos foezems profundos y situados en terrenos planos se utilizan en

agricultura de riego o temporal, de granos, legumbres u hortalizas.

Gleysol (del ruso gley; suelo pantanoso)

Son suelos que se encuentran en casi todos los climas, en zonas donde se acumulan y se

estanca el agua, cuando menos en la época de lluvias, como las lagunas costeras, o las partes

más bajas y planas de los valles y las llanuras.

De acuerdo al sistema único de clasificaciones de suelos (S.U.C.S.), corresponde a un tipo de

suelo; SC (se clasifican dentro de este tipo de suelos las Arenas Arcillosas). Los suelos se

clasifican, según influencia las características del material en el escurrimiento, la vegetación



generalmente aumenta la capacidad de infiltración de los suelos arcillosos, debido a que

modifica la permeabilidad de dichos suelos este tipo de suelos pertenece al grupo C.

Conocido el tipo de suelo con la clasificación anterior, y tomando el uso que tenga el suelo, se

entra a la tabla No. 9 del manual de la SARH, donde se podrá conocer el valor de N (numero

de escurrimiento).

USO DE SUELO TIPO DE SUELO

A B C D

AGRICULTURA TEMPORAL 55 69 78 83

Una vez conocido el número de escurrimiento, el valor de la lluvia en exceso, Pe, puede

calcularse para una altura de lluvia dada P, mediante la ecuación siguiente:

(P-508+5.08)2

. N .

Pe = P+20.32-20.32…………………………………………………………………. (1.8)

N

Determinación del factor de escurrimiento X.

Para calcular el valor X se requiere conocer la precipitación en exceso en la cuenca, para lo

cual se usa la ecuación 1.8 basándose en la lluvia registrada en la estación base Pb, durante la

tormenta de d horas, y transportada a la cuenca mediante el factor climático Y.

La estación que se escoja como base debe contar con pluviografo, ya que se requiere conocer

la distribución de la lluvia con respecto al tiempo.

Para determinar Pb se deberán elaborar previamente las curvas de intensidad – Duración de

Periodo de retorno.

Determinación de factor climático Y.

Este factor trata de tomar en cuenta el hecho de que el sitio donde se requiere valuar el gasto

generalmente está alejada de la estación base, o sea que sirve para transportar la tormenta,

La liga entre estación base y la zona en estudio la hace Chow mediante un plano de isoyetas

de precipitación diarias con periodo de retorno a 50 años. A falta de esta información la SCT

usa la carta de isoyetas de precipitación media anual elaborada por la SARH, en cuyo caso el

factor climático se expresa como sigue:

Y=. Pa ……………………………………………………………………….. (1.9)

Pab



Determinación del factor de reducción del pico, Z

El factor Z, como ya se explico antes, (ecuación 1.2), es igual a la relación entre el gasto de

pico de un hidrograma unitario debido a una lluvia de duración dada, d, y el escurrimiento de

equilibrio, o sea el escurrimiento correspondiente a la misma intensidad de lluvia pero de

duración infinita.

El valor de Z se puede calcular como una función de la relación entre la duración de la tormenta

d y del tiempo de retraso tp. Dicho tiempo tp se define como el intervalo de tiempo medio de

centro de masa de un bloque de intensidad de lluvia al pico resultante del hidrograma. Este

tiempo de retraso es igual al tiempo de pico del escurrimiento en un hidrograma unitario

instantáneo, el cual se define como un hidrograma hipotético cuya duración de lluvia en exceso

se aproxima a cero como límite, mientras se mantiene fija la cantidad de lluvia en exceso igual

a 1 cm.

Por otra parte, e tiempo de retraso depende principalmente de la forma del hidrograma y de las

características fisiográficas de la cuenca y es independiente de la duración de la lluvia .Chow

encontró para la zona en estudio, que el tiempo de retaso e puede representar mediante la

ecuación siguiente:

tp = 0.00505(L/s1/2)0.64……………………………………………………….(1.10)

Conocido el valor de tp de la cuenca en estudio, para cada duración de tormenta se puede

calcular Z.

Procedimiento de cálculo:

Para aplicar el método de Chow, se requiere los datos siguientes:

a). Datos fisiográficos:

área de la cuenca por estudiar

longitud de cause principal

pendiente media del cauce principal

uso del suelo en la cuenca

b). Datos climatológicos:

curva intensidad – duración – periodo de retorno para la estación base de la zona en

estudio.

Plano o carta de isoyetas para ligar la cuenca en estudio con la estación base.

El procedimiento de cálculo para obtener el gasto máximo con un determinado periodo de

retorno empleando el método de Chow es el siguiente:

1. Con los datos del tipo y uso de suelo se calcula el valor de N, empleando el manual de

la SARH.

2. Se escoge una cierta duración de lluvia, d



3. de las curvas de intensidad – duración – periodo de retorno, con el valor de d asignado

y el periodo de retorno escogido, se obtiene la intensidad de lluvia para esta tormenta.

Multiplicando la intensidad de lluvia por la duración d, se obtiene la precipitación total Pb

4. Usando la ecuación 1.9 se calcula Y.

5. Se obtiene el valor de la precipitación en la cuenca correspondiente a la duración d,

transportando la precipitación Pb de la estación base mediante el factor climático.

YP = Y Pb

6. Con los valores calculados de N y P, se calcula la lluvia en exceso Pe empleando la

ecuación 1.8

7. Con los valores calculados de Pe y d, se calcula X aplicando la ecuación 1.5

8. Con la longitud y al pendiente del cauce aplicando la ecuación 1.10, se calcula el valor

de tp.

9. Se calcula la relación d/tp y empleando la formula de la plantilla método de Ven Te

Chow se obtiene el valor de Z.

10. Aplicando la ecuación 1.6 se calcula el gasto.

11. Se repiten los pasos de 3 al 10 para otras duraciones de tormenta.

12. Se representa, mediante una grafica, los gastos obtenidos contra las duraciones de

tormenta correspondiente. El mayor gasto es el de diseño.

13. Si la corriente es perenne, se agrega al gasto máximo determinado el flujo base Qb

METODO RACIONAL

En el sistema métrico se puede escribir de la siguiente manera:

Qp = 0.278 C I A…………………………………………………………………….. (1)

Donde:

Qp = gasto pico en m3 /s

C = coeficiente de escurrimiento, adicional

I = intensidad de lluvia para una duración igual al tiempo de concentración, en mm/hr

A = área drenada en km2

0.278 = factor de homogeneidad de unidades

El coeficiente C representa la relación entre el volumen escurrido y el llovido y depende de las

características de la cuenca.

En la siguiente tabla, se muestran los valores de este coeficiente comúnmente empleados.

TIPO DEL AREA POR DRENAR

PENDIENTE EN % COEFICIENTE DE

ESCURRIEMIENTO "C"

Suelo arenoso 2 0.05 - 0.10



Suelo arenoso 2 a 7 0.10 - 0.15

Suelo arenoso 7 0.15 - 0.20

Suelo grueso 2 1.13 - 0.17

Suelo grueso 2 a 7 0.18 - 0.22

Suelo grueso 7 0.25 - -0.35

Campos de cultivos 0.20 - 0.40

Zonas forestadas 0.10 - 0.30

Una de las hipótesis en que se basa la formula racional expresada que el gasto producido por

una lluvia de intensidad constante sobre una cuenca es máxima cuando dicha intensidad se

mantienes por un lapso igualo mayor que el tiempo de concentración, el cual se define como el

tiempo de recorrido del agua desde el punto hidráulicamente más alejado hasta el punto de

salidas de la cuenca, ya que el cumplir con esta condición toda el área de la cuenca contribuye

al escurrimiento.

Por consiguiente, es necesario calcular previamente el tiempo de concentración para lo cual se

emplea alguna de las formulas empíricas que existen. Las hipótesis más importantes en las

que se basa el método racional son las siguientes:

La duración de la precipitación coinciden con el tiempo de pico del escurrimiento.

Todas las porciones de la cuenca contribuyen a la magnitud del pico del escurrimiento.

La capacidad de infiltración es constante en todo tiempo.

La intensidad de precipitación es uniforme sobre toda la cuenca.

Los antecedentes de humedad y almacenaje de la cuenca son despreciables.

CALCULO DELTIEMPO DE CONCENTRACION

Para aplicar esta fórmula (ecuación 2), necesitamos conocer los valores de L y S.

L = 20.00 km.

S = 0.0625

Sustituyendo valores se tiene:

(20.00)0.77

Tc = 0.0662. .= 1.933 = 115.98 = 120 minutos

(0.0625)0.385

DETERMINACION DELPERIODO DE RETORNO

En términos generales se puede decir que el periodo de retorno de proyectos depende

principalmente de las dimensiones y del tipo de la obra de drenaje, así como de la importancia

de la vía terrestre. En el caso de las alcantarillas, un valor comúnmente empleado del periodo

de retorno es el de 25 años, y en el caso de puentes de 50 años. Por la magnitud del gasto



obtenido con los otros métodos aplicados y por la topografía del cauce en l sección del cruce es

de esperar que dicho gasto pueda drenar con una estructura del orden de 30 a 60 metros de

claro, por lo que se considera el periodo de retorno de proyectos de 50 años.

CALCULO DE LA INTENSIDAD DE PRESIPITACION

Buscando la ubicación de la zona de estudio en el mapa de isoyetas intensidad de lluvia para el

estado de Puebla (mm/hr) con un periodo de de retorno de 50 anos y una duración de 120

minutos, se deduce un valor de intensidad de lluvia de 35 mm/hr.

CALCULO DEL COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO

Por tratarse de zonas destinadas a la agricultura, con pendiente mayores al 2 % el valor de

0.25 es aplicable al coeficiente de escurrimiento.

AREA DRENADA: 19.00 Km2.

Sustituyendo los valores de los parámetros ya determinados en la expresión (1) se obtiene:

CPA 0.278 * 0.25 * 35 * 19.00 = 46 m3/seg

METODO DE SECCION Y PENDIENTE HIDRAULICA:

El método de la sección y pendiente consiste en la determinación del gasto por medio de

secciones hidráulicas definidas y de la pendiente del rio o arroyo. Este método se usa

generalmente en el estudio de los arroyos perfectamente definidos.

Las secciones deben ser hidráulicas, es decir, normales a la dirección general de los filamentos

del agua en época de las máximas extraordinarias, por que el gasto se calcula para estas.

Para obtener el gasto es conveniente tomar varias secciones, una de ellas en el cruce y como

mínimo una aguas arriba y otra aguas debajo del. La distancia de la dos secciones auxiliares

aleje, debe ser como mínimo de 200 metros con el objeto de que en la determinación de la

pendiente no influyan accidentes locales tales como vados, pozos, gasas del rio, etc.

Las secciones hidráulicas deben por tanto elegirse en un tramo en que las márgenes están

bien definidas y la velocidad sea prácticamente constante y no haya régimen hidráulico

turbulento.

Se establecieron puntos de control o de apoyo por medio de una poligonal abierta por una de

las márgenes, localizándola arriba del nivel de aguas máximas y aproximadamente paralela al

eje de la corriente, la secciones transversales se apoyaron en una poligonal y se levantaron las

secciones transversales normales al eje de la corriente, abarcando los niveles superiores al

aguas máximas, tomando los niveles de aguas máximas y las aguas normales en cada una de

las márgenes. También se realizo una inspección minuciosa del cauce, para fijar el valor del



coeficiente de rugosidad, necesario para el cálculo de la velocidad media correspondiente a la

cresta de la corriente. Como en la mayor parte de los casos es difícil fijar un valor medio del

coeficiente de rugosidad, no solamente para todo el tramo, sino también para cada sección,

dividiendo esta en áreas parciales limitadas de acuerdo con los cambios de dicho coeficiente.

Para el caso del arroyo “Axatl” se fijo un valor para el coeficiente de rugosidad de n=0.040 por

ser un arroyo pequeño de planicie, cauce limpio, etc. llano, con algunas pozas y bancos de

arena. Como complemento de la inspección, se tomo una serie de fotografías de diferentes

tramos del cauce y tomando otras relativas a las características del lecho y márgenes de la

corriente.

La formula generalmente utilizada para hacer la determinación de la velocidad media es la

llamada de Manning:

1

V=. .r2/3 s1/2

N

En la cual:

V = velocidad media de la corriente

N = coeficiente de rugosidad que depende de la naturaleza del cauce

r = radio hidráulico de la sección, expresado en metros, que es igual al cociente que

resulta dividir el área de la sección (A), expresada en m2 entre el perímetro mojado (p),

expresado en metros.

S = pendiente hidráulica, que es aproximadamente, el cociente que resulta de dividir la

diferencia de nivel que existe entre los puntos extremos del tramo, entre las distancias

que los separan. Rigurosamente debe ser la pendiente del gradiente de la energía, y es

el un numero abstracto que no tienen unidades.

Una vez obtenida la velocidad media (V) se multiplica por área (A), a fin de obtener el gasto

(Q).

Para hacer la estimación se trabajo con cada una de las secciones por separado,

determinando los valores de áreas, coeficientes de rugosidad, radios hidráulicos y la

pendiente general del todo el tramo.

Las áreas se determinaron limitado la parte superior de cada una de las secciones

transversales por medio de una horizontal, cuya elevación se fijara de acuerdo con al atura

e as líneas de aguas máximas.

El valor del coeficiente de rugosidad, aplicable a cada una de las secciones transversales,

se obtendrán multiplicando las áreas parciales en que se considere dividida cada sección,

por los valores de aquel coeficiente que la afecta; después se suman estos productos y

finalmente la suma se divide entre el área total, con lo que se tiene el valor de dicho

coeficiente aplicable para toda la sección.



El radio hidráulico de cada sección transversal se obtiene dividiendo el área total de la

misma entre su perímetro mojado.

2.5 ESTUDIOS DE CIMENTACIÓN. (MECANICA DE SUELOS)

1. Objetivo y alcance

A). Los principales objetivos de este estudio son los siguientes:

1. determinar la estratigrafía de subsuelo, así como sus propiedades índice y mecánica más

importantes.

2. Proponer la solución de cimentación que deberá tener cada uno de los apoyos de la

estructura.

3. Calcular la capacidad de carga neta admisible para diseñar la cimentación propuesta.

4. Calcular la profundidad máxima de socavación esperada.

5. Proponer el procedimiento constructivo de la cimentación del puente.

B). Alcance:

Debido a la magnitud de la obra por realizar, para cumplir con los objetivos antes

mencionados, se realizaron dos sondeos con una profundidad de 15.00 m localizados como

se muestra en la (fig. 2)

En el punto No. 1 se describe brevemente los trabajos de campo que se realizaron para

obtener las muestras del subsuelo. El punto No. 2 contiene la descripción de los ensayes

de laboratorio que se realizaro0n con las muestras recuperadas. En el punto No. 3 se

consigna la descripción de los materiales existentes indicado la estratigrafía encontrada y

las clasificaciones de los depósitos de acuerdo al SUCS.

El punto No. 4 contiene los análisis realizados para estimar la profundidad de socavación.

El punto No. 5 contiene la solución de cimentación que se propone para los apoyos del

puente, así como los resultados de la capacidad de carga, los asentamientos que ocurriría

en la cimentación. En el puno No. 6 se presenta el procedimiento constructivo de la

cimentación. El punto No. 7 se presenta las recomendaciones, mientras que los puntos 8, 9,

10, y 11 contiene las referencias, tablas y figuras.

2. Trabajos de campo

2.1 Reseña geológica de la zona

Las unidades litológicas que afloran en el área y sus alrededores son depósitos de

terciario y cuaternario de origen igneo, compuesto totalmente por lavas y materiales



de origen lacustre, que prácticamente no han sufrido perturbaciones desde que se

depositaron.

El vulcanismo se localiza principalmente al nivel de grandes estrato-volcanes que se

levantan en medio de grandes llanuras lacustres pliocenicas que se forma el valle de

puebla. En la zona se pueden localizar rocas que van desde el jurasico hasta el

reciente. La fase volcánica más antigua es del jurasico superior reconstruyendo el

arco alisitos, de igual forma se identifica rocas del cretácico medio al Eoceno, se

tienen afloramientos conocidos del Oligo - Mioceno. Este vulcanismo se puede

asociar con la fase compresiva que se desarrollo a lo largo de a costa del pacifico.

Finalmente, a partir del mioceno superior se origina un cambio radical del

vulcanismo, iniciando las fases basálticas.

La erosión e intemperismo de las rocas volcánicas, originan los sedimentos

granulares superficiales que actualmente se tiene en zonas bajas.

2.2 Sondeo exploratorio

Para determinar la estratigrafía del subsuelo y obtener las muestras necesarias para

conocer las características índices y propiedades mecánicas del subsuelo se

programo la ejecución de dos sondeos de tipo mixto, alternando la ejecución de la

prueba de penetración estándar con el muestreo inalterado usando tubos tipo

Shelby. Sin embargo, por la naturaleza de los materiales encontrados, no fue

posible recuperar muestras inalteradas. El SPE-1 se localiza aguas debajo de cruce

del camino y en la margen izquierda del mismo. El SPE-2 se localiza aguas arriba

en la margen derecha del mismo (fig. 2).

La prueba de penetración estándar se efectuó de acuerdo a la norma ASTM-D1586

que indica que debe hacerse hincando en el suelo una herramienta estándar de 3.5

cm de diámetro interior y 5.08 cm de diámetro exterior, por medio de la energía que

le transmite la caída libre de un martinete de 63.5 kg. De peso, al dejarlo caer desde

una altura de 76 cm. Durante su ejecución se cuente el número de golpes (n)

necesario para hincar la herramienta estándar una longitud de 30. cm.

Cuando la naturaleza de los materiales encontrados no fue posible realizar la

penetración de los 30 cm especificados, se retiro en penetrómetro y se completo el

avance utilizando una broca tricónica para suelos duros y barril con broca de

diamante para boleos.

Con este procedimiento de muestreo se logran dos finalidades de gran importancia:

Obtener muestras representativas de los materiales del subsuelo

Obtener el resultado de la prueba de penetración estándar



Con las muestras que se recuperaron de la ejecución de esta prueba de campo se

determinaron las características índices del subsuelo.

La descripción de las herramientas que se utilizan en esta prueba, el modo de

realizarla y la interpretación de los resultados, se han estudiado ampliamente en

mecánica de suelos y están descritos en cualquier publicación de la especialidad.

Las muestras se identifican en campo, bien empacadas y protegidas se llevaron al

laboratorio para su ensaye.

En las figuras 3y 4 se muestran las características de los sondeos y los resultados

de laboratorio obtenidos.

3. Ensayes de laboratorio

Las muestras que se recuperaron del sondeo se sometieron a los siguientes ensayes:

Contenido natural de agua

Clasificación visual y manual al sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS).

Los resultados de estos ensayes se presentan en el perfil del sondeo, a la profundidad a la

que se realizaron (figuras 3 y 4). Una vez que se terminaron estos ensayes, se procedió a

determinar la estratigrafía del subsuelo y a estimar los parámetros de resistencia y

compresibilidad del subsuelo.

4. Estratigrafía y propiedades

Utilizando los resultados de campo y de laboratorio se formo la columna estratigráfica

definitiva de los ondeos, que se presentan en las figuras 3 y 4 correlacionando con la

estratigrafía de la zona, se preparo el corte estratigráfico del subsuelo a lo largo del puente

a partir de lo anterior, se hará la descripción estratigráfica que sigue:

CAPA PROFUNDIDAD

(m) DESCRIPCION

I De 0.0 a 0.60 Material relleno, Arena fina color café oscuro con gravas y basura

II De 0.60 a 2.40 Arena fina con poco fino y grava aislada (SP-SC)

III De 2.40 a 3.00 Boleo medio a fino empacado en arena fina café gris con limo y grava aislada (SP y SP-SM)

IV De 3.00 a 5.40 Arena fina a gruesa color café - gris con limo y grava

V De 5.40 a 8.40 Arena gruesa color gris a fina con limo y grava gruesa y lentes de limo color gris (SM Y GP)

VI De 8.40 a 12.00 Arena fina, gruesa color gris oscuro

VII De 12.0 a 14.40 Limo color café gris con alguna grava

VIII De 14.40 a 15.00 Arena gruesa a fina color gris oscuro con alguna grava



Debido a la naturaleza de los materiales y dado que fue factible recuperar muestras

inalteradas para realizar pruebas mecánicas para obtener los parámetros, se consulto

bibliografía del tema para determinar las propiedades mecánicas del estrato seleccionado,

definiendo lo siguiente:

Peso volumétrico = 1.8 ton/m3

Cohesión = 1.3 ton/m2

Angulo de fricción =30o

5. Análisis de socavación

Para estimar la socavación general del cauce, se empleo el criterio propuesto por

Lischtvan-Levediev evaluando previamente el tipo de cauce, región de la corriente, los

materiales del fondo y su diámetro seco de las partículas.

La socavación general se puede estimar mediante el empleo de la siguiente expresión:

Sg=Hs-Ho

Donde

Sg= socavación general en m.

Hs=tirante para el que se desea conocer la velocidad de erosión en metros

Ho= tirante máximo al NAME, en m (de acuerdo al estudio topohidráulico)

El tirante Hs a cuya profundidad se desea conocer, el valor de la velocidad se requiere para

arrastrar y levantar el material del fondo se obtuvo de:

Hs= [ α H5/3]1/(1+x) --------------------------------para suelos friccionantes

0.68XβX dm 0.28

B= coeficiente de retorno de la frecuencia con el que se repita la avenida estudiada (para

este caso un periodo de retorno de 100 anos.

dm= diámetro medio de los granos del fondo del cauce, en mm

x= exponente variable que depende de dm (diámetro medio del material bajo el cauce)

a= coeficiente de rugosidad obtenido de

α= Qd …

Hm5/3 Be µ

Qd= gasto de diseño, máximo extraordinario en m3/seg



µ= coeficiente de contracción, adimensional (que es función del claro de la estructura del

puente y de la velocidad de flujo)

Hm= tirante medio de la sección original, de donde

Hm=Ah/Be

Ah= área hidráulica (tomada del estudio topohidráulico)

Be= ancho reducido por esviajamiento en m (del estudio topohidráulico)

De acuerdo a los materiales encontrados en el sitio y los datos proporcionados por el estudio

topohidráulico, se obtuvo:

Área hidráulica………………………………………..19.23 m2

Gasto de diseño……………………………………....47.68 m3/s

Profundidad de socavación máxima y ocasional…..-1.00 m (deposito)

Claro del puente…………………………………….….36.00 m

Tirante considerado (NAME)……………………….…2.60 m

En el anexo A se presenta el cálculo de socavación obtenido.

6. Estudio Geotécnico

6.1 Cimentación Profunda

6.1.1 Solución de cimentación

En este punto se darán los resultados para la cimentación del puente basándose

en cimentación profunda.

Se construirán pilas que deberán apoyarse en estratos construidos de

arenas fina compactada color gris claro con grava y voleo a la elevación

83.00 y 85.00 m

6.1.2 Capacidad de carga

Para la capacidad individual de las pilas se aplico la formula de RCDF para

suelos puramente friccionantes:

Cp = (PvNq*FR+Pv) Ap

Donde

Cp = capacidad por punta (ton)

Ap = área transversal del pilote (m2)

Pv = presión vertical total debida al peso del suelo a la profundidad de desplante

del pilote (ton/m2)



N* = coeficiente de capacidad e carga

FR= factor de resistencia

Al valor obtenido se le aplico un factor por corrección debido al efecto de escala, el cual

está definido por:

Fre= [B+0.5/2B]n

Donde

B = diámetro de la pila (m)

N=Factor que está en función de la densidad del suelo.

Para el diseño se definió que se necesitan 3 pilas de 1.20 m de diámetro desplantada a

la elevación de 83.00 m para la pila 2 y 85.00 para los caballetes 1 y 2.

6.1.3 Hundimientos

Para el cálculo de los asentamientos bajo los apoyos existentes se considera la

siguiente expresión general:

S=Si+SC+Ss

Donde

S= Asentamiento total de apoyo

Si= Asentamiento inmediato

SC=Asentamiento por consolidación

Ss=Asentamiento secundario

Para este caso, el fenómeno de consolidación y el fenómeno de consolidación

secundaria no se calculara, ya que el material del sitio se comporta como un suelo granular y

como un suelo fino .Por lo que

S=SI; SI = CSqB (1-v2)/EU

Donde

CS= Factor de forma y rigidez

Q= Carga sobre el cimiento

B= Ancho del cimiento, en m

V= modulo de posición (0.25)

EU= Modulo de elasticidad del suelo, en condiciones no drenadas, en t/m2

El valor obtenido para el apoyo existente fue de 0.41 cm

6.2 Condiciones Hidráulicas



No se localizo el nivel de agua freática durante la perforación.

7. Procedimiento constructivo

Las pilas se harán coladas en el lugar con perforación previa

Durante la perforación, ademado y colado de las pilas se deberá contar

con una supervisión especializada que garantice que el desarrollo del

trabajo se lleve a cabo con limpieza y seguridad.

Excavación

Las excavaciones se realizaran en los materiales mostrando en los

perfiles de clasificación de suelos y resistencia a la penetración estándar

mostrando en las figuras anexas.

El equipo empleado para realizar la perforación podrá ser una

perforadora a rotación montada sobre un grúa fija o móvil.

Se deberá contar con la herramienta propia para perforar los suelos

encontrados, podrán ser botes de perforación.

La herramienta de perforación deberá garantizar que el diámetro se

proyecte en toda la longitud de la perforación.

Para estabilizar el barreno, se usara lodo de perforación preparado con

agua dulce y arcilla coloidal (bentonita), para formar una película plástica

e impermeable (cake), remover y transportar recortes del suelo ,enfriar y

lubricar la herramienta rotatoria de corte ( en su caso y contrarrestar

supresión.

El nivel del lodo en el barreno debe sustituir progresivamente el material

extraído de la perforación, teniendo especial cuidado de mantener el

nivel de agua muy cercano al brocal.

La densidad del lodo bentonitico no variará de 1.02 a 1.04 gr/cm3

La viscosidad Marsh será de 35-45 segundos

Al elaborar el lodo, la mescla se realizara por algún método que permita

la mayor dispersión posible de las partículas de bentonita evitando la

formación de grumos y facilitando su hidratación que será de por lo

menos de 8 hr.

Si por el tamaño de boleos no se lograra estabilizar la perforación, se

usara ademe metálico recuperable y una camisa de lámina recuperable

para contener los depósitos de arena y grava y evitar caídos durante la

perforación y el colado.



La perforación se realizara en tantas etapas como sea necesario.

Después de efectuando el primer tramo de perforación se bajara el

ademe metálico recuperable, continuando con la excavación y ademando

por tramos, con tanta frecuencia como se requiera.

La excentricidad máxima permitida durante la construcción de las pilas

será de 5 cm. Adicionalmente el desplome máximo permisible será de

0.5% de la longitud total de la pila.

La perforación no debe de permanecer abierta más de 24 hrs.

Colocación del armado de refuerzo.

El armado deberá ser colocado en el barreno, dejando un recubrimiento mínimo de 10

cm del acero de refuerzo respecto a las paredes de la perforación, cuidando su

verticalidad desde la superficie.

Es importante que el armado quede separado unos 15 cm del fondo de la perforación,

soportándolo desde la superficie.

Colocación del concreto en la pila

Se deberá tener control de calidad de los materiales que intervienen en la elaboración

del concreto.

Para el colado del concreto se deberá utilizar tubería tipo Tremie, en tramos de 3 m de

longitud como máximo, que sean fácilmente desmontables, diámetro de 20 a 25 cm. (8”

a 10”) con espesor de pared entre 6 y 8 mm.

Se deberá revisar la tubería antes de que sea colocada dentro de las perforaciones,

asegurándose del buen estado de las cuerdas.

Se colocara en el extremo superior de la tubería un tapón deslizante que pueda ser una

cámara de balón inflada o una espera de polipropileno para evitar la segregación del

concreto.

Al iniciar el colado el extremo inferior de la tubería deberá estar ligeramente arriba del

fondo de la perforación (no más de un diámetro de la tubería), para que permita la

salida del tapón y del primer volumen del concreto.

Durante todo el colado, el extremo inferior de la tubería debe permanecer siempre

embebido en el concreto fresco, para lo cual es indispensable llevar un registro continuo

de los niveles reales del concreto alcanzados durante su colocación, esto para que en el

momento que se juzgue conveniente se pueda retirar los tramos de la tubería sin riesgo

de que esta quede afuera del concreto.



La operación del colado debe ser realizada en forma continua para evitar que el

concreto inicie su fraguado y se provoquen taponamientos.

Conforme progrese el colado de la pila, se retirara la tubería de Tremie, hasta que la

cota superior del colado quede cuando menos a 0.50 m arriba del nivel del proyecto o

hasta que salga el concreto contaminado.

Para retirar la trompa de cada perforación será necesario que el concreto salga

totalmente limpio.

8. Conclusiones y recomendaciones

Con base en los resultados de los trabajos de campo, de los ensayes de laboratorio y de

los análisis realizados, se llego a las siguientes conclusiones y recomendaciones.

a). El subsuelo está constituido superficialmente por arena fina café con arcilla negra y

cubierta vegetal hasta 0.6 m de profundidad. Subyacen depósitos granulares en lentes

máximo de 3.00 m de espesor, conformados por secuencias de arenas finas a gruesa

hasta lentes de boleo medio.

b). Durante la exploración no se localizo el nivel de agua freática.

C. Las principales propiedades índices del subsuelo se consignan en las figuras

anteriores.

d). Del análisis de socavación se obtuvo que para los materiales encontrados e

identificados con la perforación, el área hidráulica de 19.23 m2, un gasto de diseño de

47.68 m3/s, la longitud de la estructura es de 36.00 m y la distancia libre vertical que

deberá dejarse entre el nivel de aguas máximas extraordinarias y la parte inferior de la

estructura para permitir el paso de los cuerpos flotantes de 2.00, se obtuvo la

profundidad de socavación de -1.00 m, lo cual significa que no se presenta socavación

en el cauce si no deposito de partículas.

e). Para la solución de cimentación se propone la alternativa:

Cimentación profunda a base de 3 pilas de 1.20 m de diámetro desplantadas a

la elevación 83.00 m (pila 2) y 85.00 (caballetes 1 y 3).

f). Para el cálculo de asentamientos se tiene que:

la deformación de suelo trabajando la pila a toda su capacidad es de 0.41 cm.

g) Finalmente se describe el procedimiento constructivo de la cimentación

recomendada.



CAPACIDAD DE CARGA



CARACTERISCAS DE LOS SONDEOS

TABLA 1

Características de los sondeos

SONDEO PROFUNDIDAD DE EXPLORACION m TIPO DE MEUSTRA

SPE-1 15.00 ALTERADO

SPE-2 15.00 ALTERADO

NOTA:

Con respecto al nivel de terreno actual de la rasante.



SONDEO SPE-1



SONDEO SPE-2



ANÁLISIS GRANULOMETRICOS



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

PARA ROCA “A”




PARA ROCA “A”



CALCULO DE LA SOCAVACIÓN



SOCAVACIÓN GENERAL



2.6. ESTUDIOS DE CONSTRUCCIÓN.

Para poder llevar a cabo la ejecución de todo proyecto; y en particular, para el proyecto de

puentes es necesario realizar aparte de los estudios ya mencionados, los estudios de

construcción que son también de mucha importancia dentro de los cuales se deben considerar

los siguientes factores:

1. Costos y materiales disponibles en la zona, verificando cantidad y calidad. Esto se

realizara con el fin de asegurar el abastecimiento de los materiales disponibles para del

lugar para la construcción de puente, tratando de abatir los costos de transporte. Es

importante saber si existen bancos de arena y grava cercanos al sitio de la obra que

puedan explotarse económicamente.

También es importante prever si existe piedra de mampostería cercana al cruce,

acarreo de suministro de madera, hacer de refuerzo en suficiente cantidades, etc.

Además es importante tomar muestras de los agregados para el concreto y enviarlos al

laboratorio para poder determinar si son adecuados para lograr concreto para diferentes

resistencias.

2. Vías de comunicación existentes (acceso a la obra). Se debe verificar cuales son los

medios de transporte que existen en la región para poder determinar la forma en que se

va a realizar el transporte a la obra de los materiales, equipo y herramienta, además se

debe determinar si es necesario construir caminos de acceso directos hasta la obra. El

costo de la construcción y conservación de estos caminos provisionales de acceso debe

gravar presupuesto del puente.

3. Sueldos y salarios de la región. Este aspecto es de gran importancia en la integración

de estos estudios y consiste en investigar información sobre los sueldos y jornales

pagados en la región; es decir los que estén fijados apara la región donde quede

ubicado el puente, tanto personal calificado como para peones.

Cabe mencionar que los principales obreros de los que se requiere conocer los jornales,

son los albañiles, carpinteros, cabos de cuadrillas, herreros, mecánicos, operadores de

equipo (Palas, dragas, planta de energía eléctrica, grúas, malacates, entre otros),

soldadores, sobre estantes de maniobra, buzos, etc.

4. Mano de obra disponible en la región. Se contratara personal de la región que reúna

características que la obra requiera.

5. Talleres de reparación de equipo y maquinaria. Se realiza un reconocimiento del lugar y

sus zonas aledañas para determinar con cuentos talleres mecánicos se puede contar

para reparación y que tan distanciados esta de la obra, además se debe determinar si

existen lugares para el abastecimiento de refacciones, combustibles, lubricantes y

algunas herramientas.

6. Condiciones generales de la región. Es necesario tener el conocimiento sobre los

medios de trabajo y de comercio de las poblaciones próximas al sitio de la obra. Otro



aspecto de igual importancia son las condiciones climáticas, ya que esta manera se

podrá prever cuando llega a nevar en una determinada época del año; para lo cual las

operaciones de colado deberán planearse para otro periodo o considerar sobre precios

en el concreto por las operaciones complementarias que se debe tonar si la región es

excesivamente lluviosa, es necesario prever que solo una parte de los días hábiles de

calendario son efectivos y que para los colados habrá necesidad de tomar preclusiones

especiales.

Para el proyecto que nos interesa, se verificaron todos los aspectos de los incisos antes

mencionados para determinar bajo qué condiciones se va a trabajar por lo que respecta

a costos y materiales, se determino que en realidad existen bancos de materiales

pétreos cercanos a la obra y que reúne las condiciones para ser empleados en el

proyecto. Además el servicio de agua será impartido por las autoridades

correspondientes al municipio de amozoc. El suministro de acero y sus derivados será

trasladado de la ciudad de Puebla.

Se instala una planta de premezclado a pie de la obra. Todos los materiales en general

para la construcción serán suministrados al lugar directamente por el proveedor.

2.7. ESTUDIOS DE TRANSITO.

Es evidente que hoy en día, uno de los problemas más graves. Es el del tránsito debido a que

la demanda de las vialidades a causa del enorme crecimiento del país se torna insuficientes día

con día, razón por lo cual se requiere de un estudio de planeación muy minuciosa que recae en

la ingeniería de transito.

Entre los principales problemas que originan el problema del tránsito, podemos mencionar la

gran diversidad de vehículos existentes, la superposición del tránsito motorizado en caminos

inadecuados, la falta de planeación en el transito, el automóvil no considerado como una

necesidad pública y la falta de asimilación por parte del gobierno y del usuario.

En os estudios de transito se obtienen datos tales como el numero de bandas o fajas de

circulación, el ancho de estas, velocidad de proyecto, numero y ancho de banquetas así como

tipo de vehículo más frecuente que transita por dicha zona.

Los tipos de carga que se consideran para el proyecto de puentes deben estar de acuerdo con

las recomendaciones que se recomienda al respecto.

El reporte del estudio de transito debe comprender los siguientes aspectos:

1. Datos de la obra

Obra: Puente “Congreso - San Nicolás”

Cruce: Arroyo “Axatl”

Camino Carretera Puebla-Teziutlan



Tramo : Puebla-limites de Puebla /Tlaxcala

Localización: Kilometro 4+550.00

Origen: Amozoc, Puebla.

2. Datos generales:

Para el estudio de transito se estudiaran y fijaron las características básicas del camino,

tales como:

Números de carriles

Ancho de carriles

Velocidad de operación

Tipo de Vehículos, entre otros.

En el proyecto de puentes, la carga normal de diseño debe ser de camiones HS-20 y T3-S2-

R4. Por lo tanto, para este proyecto conforme a estos estudios, se obtuvieron los siguientes

datos:

DESCRIPCION CARACTRISTICA

Ancho de carril 3.5 metros

Ancho de calzada entre guarniciones 7.20 metros

Numero de carriles 2 carriles

Ancho de carril 3.6 metros

Carga movil TIPO 1 T3-S2-R4

Ancho de banqueta 1.00 METROS



CAPITULO III

ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE



3.1. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DEL PUENTE A PARTIR DE LAS CONDICIONES

TOPOGRÁFICAS.

Es de gran importancia determinar la longitud del puente, para de esta manera determinar la

longitud de claros parciales, elevación de la rasante y la elección del tipo de estructura y

superestructura más adecuados.

Es importante mencionar que el régimen hidráulico del arroyo Axatl‟ influyo de gran manera

para la realización del proyecto del puente “Congreso –San Nicolás”, ya que la corriente natural

no puede estrecharse mas de ciertos límites, debido a que al estrechar el arroyo con terraplén

de acceso y al obstruir parte del área de escurrimiento con las pilas, se incrementa

necesariamente la velocidad, produciendo también una sobre elevación la cual nos puede

provocar un remanso aguas arriba del puente, es por eso que fue necesario calcular la longitud

del puente, para de esta manera determinar la longitud del claros parciales, elevación de la

rasante ,elección del tipo de superestructura y superestructura más adecuados que reúnan los

requisitos y normas establecidos para puentes.

Para nuestro caso, la longitud del puente se definió partiendo del estudio hidrológico y del perfil

del cauce, los cuales nos dan la pauta para decir que por la magnitud del gasto obtenido con

los métodos aplicados y por la topografía del cauce en la sección del cruce, es de esperar que

dicho gasto se puede drenar con una estructura del orden de 30 a 60 m de claro.

Considerando lo anterior, se propone como primera opción de longitud de 36.00 m.

Determinación del área hidráulica:

El valor de la área hidráulica fue determinado a través del estudio topohidráulico, la cual es de

19.23 m; sin embargo, a este valor es indispensable descontarle las áreas de obstrucción

debidas a taludes de apoyos extremos y elementos intermedio situados dentro del cauce (pilas

) .estas área son:

Por derrames de taludes

Margen derecha A= (2.00 x 1.30)/2 = 1.30 m2

Por elementos intermedios (Pilas)

Área de una pila = 3.1416 (0.60) 2= 1.13 m2

Área de las tres pilas= 1.13x 3 = 3.39 m2

Por lo tanto, el área hidráulica total bajo el puente es:

A=19.23 – 1.3 – 3.39 = 14.54 m2

Ahora con las siguientes formulas se procederá a determinar si con la longitud propuesta

(36.00 m) y con una sobre elevación que en el primer tanteo será de 0.05 m logramos obtener

que pase el gasto de diseño (QDIS= 47.68 m3/seg)



Cabe mencionar que el valor de la sobre-elevación se puede proponer arbitrariamente en

valores de 5 en 5 cm, partiendo desde 0 hasta 40 cm como valor máximo, con el fin de que

dicha sobre– elevación determine la velocidad bajo el puente.

DATOS:

QDIS= 47.68 m3/seg

Sobrelevación máxima = 40 cm

Velocidad máxima de llegada= 2.66 m/seg

Por lo tanto, conociendo lo anterior, y con los datos que a continuación se mencionan,

procederemos a realizar el cálculo del gasto total y de la velocidad de la corriente bajo el

puente, la cual se determinara mediante la fórmula siguiente:

V2= 2g Ah + (V1)2

Donde

V1= Velocidad de la corriente bajo el puente, m/seg

g= Aceleración de la gravedad (9.81 m/seg)

Ah= Sobre-elevación producida por el estrechamiento 40 cm.

V2 =Velocidad de llegada de la corriente, al cruce elegido, en m/seg

V2= 2(2.81) (0.05) + (2.66)2 = 2.84 m/seg

QTOT= (V1) x A= 2.84x14.54= 41.29 m3/seg < QEST = 47.68 m3/seg

Segundo tanteo, considerando una sobre elevación de 0.15 m.

V2= 2 (2.81) (0.15) + (2.66)2 = 3.17 m/seg

QTOT= (V1) x A= 3.17x14.54= 46.09 m3/seg < QEST = 47.68 m3/seg

Tercer tanteo, considerando una sobre elevación de 0.187 m.

V2= 2(2.81) (0.187) + (2.66)2 = 3.28 m/seg

QTOT= (V1) x A= 3.28x14.54= 47.69 m3/seg = QEST= 47.68 m3/seg

Además se debe cumplir la relación v2/v1 máximo 25 %

V2 = 3.28 = 1.23, o sea 23% < 25%, por lo tanto si cumple.



V1 2.66

Por lo tanto, se acepta la longitud del puente de 36.00m considerando una sobre-elevación

de 18.7 cm.

Croquis Puente

36.00 metros



3.2. DETERMINACIÓN DEL TIPO DE CIMENTACIÓN Y LA PROFUNDIDAD DE DESPLANTE

BASÁNDOSE EN LAS RECOMENDACIONES DE MECÁNICA DE SUELOS.

Con base en los resultados de los trabajos de campo, de los ensayes de laboratorio y de los

análisis realizados de mecánica de suelos, cimentaciones similares y estudios topohidraulicos,

así como al costo de la cimentación y a la estabilidad de la estructura, se llego a las siguientes

conclusiones y recomendaciones para determinar el tipo de cimentación y la profundidad de

desplante:

a) Es subsuelo está constituido superficialmente por arena café con arcilla negra y cubierta

vegetal hasta los 0.60 metros de profundidad. Subyacen depósitos granulares en lentes

máximos de 3.00 metros de espesor conformados por secuencia de arena fina a gruesa

hasta lentes de boleo medio.

b) Durante la exploración no se encontró el nivel de agua freática.

c) Del análisis de la socavación se obtuvo que para los materiales encontrados e

identificados con la perforación el área hidráulica de 19.23 m, un gasto de diseño de

47.68 m3/seg, la longitud de la estructura de 36.00 m y la distancia libre vertical que

deberá dejarse entre el nivel de aguas máximas extraordinarias y la parte inferior de la

superestructura para permitir el paso de los cuerpos flotantes de 2.00 m, se obtuvo la

profundidad de socavación de -1.00m la cual significa que no se presenta socavación

en el cauce, si no deposito de partículas.

d) Para el cálculo de asentamientos se tiene que la deformación del suelo, trabajando la

pila a toda su capacidad, es de 0.41 cm. Por lo tanto, podemos decir que la alternativa

más viable para determinar el tipo de cimentación y la profundidad de desplante será:

Cimentación profunda a base de pilas de 1.20 m de diámetro que deberá apoyarse

en estratos construidos de arena fina compactada color gris claro con grava y

boleo desplantados a la elevación 83.00m para la PILA 2 como en los dos

caballetes, se colocaran 3 pilas por cada uno. Y 85.00m para los CABALLETE 1 Y

CABALLETE 3. Tanto en la pila como en los dos caballetes se colocaran 3 pilas

por cada uno.

Procedimiento constructivo de la cimentación:

Este procedimiento ha sido descrito en el apartado II.3 referente a los estudios de cimentación

(mecánica de suelos), en su punto No. 7 denominado “procedimiento constructivo”, que

establece:

Las pilas se colaran en el lugar con perforación previa.

Durante la perforación, ademado y colado de las pilas se deberá contar con una

supervisión especializada que garantice que el desarrollo del trabajo se lleve a cabo con

limpieza y seguridad.

Excavación



Las excavaciones se realizaran en los materiales mostrando en los perfiles de

clasificación de suelos y resistencia a la penetración estándar mostrando en las figuras

anexas.

El equipo empleado para realizar la perforación podrá ser una perforadora a rotación

montada sobre un grúa fija o móvil.

Se deberá contar con la herramienta propia para perforar los suelos encontrados,

podrán ser botes de perforación.

La herramienta de perforación deberá garantizar que el diámetro se proyecte en toda la

longitud de la perforación.

Para estabilizar el barreno, se usara lodo de perforación preparado con agua dulce y

arcilla coloidal (bentonita), para formar una película plástica e impermeable (cake),

remover y transportar recortes del suelo ,enfriar y lubricar la herramienta rotatoria de

corte ( en su caso y contrarrestar supresión.

El nivel del lodo en el barreno debe sustituir progresivamente el material extraído de la

perforación, teniendo especial cuidado de mantener el nivel de agua muy cercano al

brocal.

La densidad del lodo bentonitico no variará de 1.02 a 1.04 gr/cm3

La viscosidad Marsh será de 35-45 segundos

Al elaborar el lodo, la mescla se realizara por algún método que permita la mayor

dispersión posible de las partículas de bentonita evitando la formación de grumos y

facilitando su hidratación que será de por lo menos de 8 hr.

Si por el tamaño de boleos no se lograra estabilizar la perforación, se usara ademe

metálico recuperable y una camisa de lámina recuperable para contener los depósitos

de arena y grava y evitar caídos durante la perforación y el colado.

La perforación se realizara en tantas etapas como sea necesario. Después de

efectuando el primer tramo de perforación se bajara el ademe metálico recuperable,

continuando con la excavación y ademando por tramos, con tanta frecuencia como se

requiera.

La excentricidad máxima permitida durante la construcción de las pilas será de 5 cm.

Adicionalmente el desplome máximo permisible será de 0.5% de la longitud total de la

pila.

La perforación no debe de permanecer abierta más de 24 hrs.

Colocación del armado de refuerzo.



El armado deberá ser colocado en el barreno, dejando un recubrimiento mínimo de 10

cm del acero de refuerzo respecto a las paredes de la perforación, cuidando su

verticalidad desde la superficie.

Es importante que el armado quede separado unos 15 cm del fondo de la perforación,

soportándolo desde la superficie.

Colocación del concreto en la pila

Se deberá tener control de calidad de los materiales que intervienen en la elaboración

del concreto.

Para el colado del concreto se deberá utilizar tubería tipo Tremie, en tramos de 3 m de

longitud como máximo, que sean fácilmente desmontables, diámetro de 20 a 25 cm. (8”

a 10”) con espesor de pared entre 6 y 8 mm.

Se deberá revisar la tubería antes de que sea colocada dentro de las perforaciones,

asegurándose del buen estado de las cuerdas.

Se colocara en el extremo superior de la tubería un tapón deslizante que pueda ser una

cámara de balón inflada o una espera de polipropileno para evitar la segregación del

concreto.

Al iniciar el colado el extremo inferior de la tubería deberá estar ligeramente arriba del

fondo de la perforación (no más de un diámetro de la tubería), para que permita la

salida del tapón y del primer volumen del concreto.

Durante todo el colado, el extremo inferior de la tubería debe permanecer siempre

embebido en el concreto fresco, para lo cual es indispensable llevar un registro continuo

de los niveles reales del concreto alcanzados durante su colocación, esto para que en el

momento que se juzgue conveniente se pueda retirar los tramos de la tubería sin riesgo

de que esta quede afuera del concreto.

La operación del colado debe ser realizada en forma continua para evitar que el

concreto inicie su fraguado y se provoquen taponamientos.

Conforme progrese el colado de la pila, se retirara la tubería de Tremie, hasta que la

cota superior del colado quede cuando menos a 0.50 m arriba del nivel del proyecto o

hasta que salga el concreto contaminado.

Para retirar la trompa de cada perforación será necesario que el concreto salga

totalmente limpio.



3.3. DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE LOS CLAROS PARCIALES Y DE ELEVACIÓN DE LA

RASANTE.

Para determinar los claros parciales del puente, se tomo en cuenta lo siguiente:

La longitud mínima del puente calculada.

El tipo de terreno de cimentación, así como su costo.

La simetría y estética del puente.

Los terraplenes de acceso.

La estabilidad de la estructura.

Las recomendaciones que señalan los estudios topohidraulicos y topográficos del

arroyo, así como las respectivas restricciones de los mismos. En dicho estudios se

señala que los cuerpos flotantes que arrastra la corriente que el espacio libre vertical

sea de 2.00 como máximo.

En base a lo anterior, y tomando en cuenta lo establecido en el apartado III.1 (Determinación

de la longitud del puente a partir de las condiciones topohidráulicas), que establece que el

puente tendrá una longitud de 36.00 m, se propone que la superestructura quede dividida en 2

tramos; uno de 24.00 m y otro de 12.00 m, con lo cual se satisfacen los requerimientos de

galibo y se garantiza un perfecto funcionamiento. Esto es, considerado un caballete No. 1 en la

estación 4+524.842, una pila No. 2 en la estación 4+584.842 y un caballete No. 3 en la estación

4+560.842

Cabe mencionar que la ubicación de la pila se realizo tomando en consideración entre otros

factores, el tipo de terreno para cimentar, así como su costo que representaría. Por lo que la

pila No. 2 se ubicara a 24.00 m de separación del caballete No. 1 y a 12.00 m de separación

del caballete No. 3.

La elevación de la rasante se determino en base los siguientes aspectos:

Al trazo del camino.

A la pendiente del camino.

Al tirante del caudal (NAME) que pasa debajo del puente.

Al galibo vertical que tendrá una altura lo suficiente razonable para que pasen los

cuerpos flotantes que arrastre al arroyo en una avenida máxima y apara que de esta

forma no se llegue a atorar algún cuerpo con la superestructura poniendo en riego.

Resumiendo longitudes y elevaciones tenemos los siguientes datos generales:



ESTRUCTURA ESTACION RASANTE ELEVACION

DE CORONA

ELEVACION DESPALANTE

ELEVACION TERRENO NATURAL

ELEVACION NAME

CABALLETE No. 1

4+524.842 98.170 96.409 84.850 96.140

PILA No. 2 4+548.842 98.170 96.409 82.850 91.950 94.55

CABALLETE No. 3

4+560.842 98.170 96.409 84.850 91.950 94.55



3.4. ELECCIÓN DEL TIPO DE SUPERESTRUCTURA Y SUBESTRUCTURA.

SUBESTRUCTURA:

Antes establecer el tipo de subestructura que se empleara en la elaboración de este proyecto,

es conveniente mencionar algunos de los tipos de estructura más usuales en el proyecto de

puentes carreteros:

1) ESTRIBOS DE MANPOSTERIA

Estos estribos los podemos clasificar en:

a) Estribos con aleros no paralelos al eje del camino.

b) Estribos con aleros paralelos al eje del camino (estribos en “U”)

Ambos tipos de estribos, además de soportar las cargas producidas por los tramos

extremos del puente, deben contrarrestar y soportar el empuje de tierras del

terraplén.

c) Estribos sin aleros o enterrados; en un camino va en corte, sin terraplenes, no son

necesarios los aleros, ya que no hay tierra que contener y entonces solo se prolonga

el diafragma para contener la capa subrasante a la carpeta, en la que derramen, con

falsos aleros u orejas de concreto reforzado.

2) ESTRIBOS DE CONCRERO CICLOPEO

Estos estribos, como su nombre lo indica, se constituyen de concreto al que se le

agregan piedras de tamaño regular para volúmenes en masa de material.

ESTRIBO DE MAMPOSTERIA O CICLOPEO

3) PILAS DE MAPOSTRIA O DE CONCRETO CICLOPEO



Desde que se inicio en México la construcción de las carreteras se empleo este tipo de

pilas, con coronas de concreto simple o reforzado, por economía y facilidad de

construcción. Se usaron inclusive en puentes con armaduras de hasta de 60.00 m de

claro.

ESTRIBO ENTERRADO DE MAMPOSTERIA O CICLOPEO

4) ESTRIBOS DE CONCRETO REFORZADO

Al igual que los estribos de mampostería o de concreto ciclópeo, los estribos de

concreto reforzado pueden tener aleros no paralelos al eje del camino, paralelos y

falsos aleros o enterrados. La diferencia entre estos, es que mientras los primeros

trabajan por gravedad, los segundos trabajan por flexión.

ESTRIBO DE CONCRETO REFORZADO

5) PILAS DE CONCRETO REFORZADO



Este tipo de pilas se utilizan cuando la altura requerida rebasa los 5.00 o 6.00 m

generalmente, el cabezal se prolonga a uno y otro lado de cuerpo para dar apoyo a la

superestructura y para aprovechar de él su condición de flexibilidad, lográndose a

demás una reducción considerable del volumen de concreto. En los casos de puentes o

de paso a desnivel esviajados, generalmente el cuerpo de la pila es cilíndrico.

PILA DE CONCRETO PILA DE CONCRETO

Por lo antes mencionado, y dadas las características que presenta el proyecto del puente

“Congreso - San Nicolás” se ha determinado que el tipo de subestructura a emplear sea a

base de:

Tres pilas de concreto reforzado unidas mediante un cabezal, para cada uno de los

apoyos ; es decir, se colocaran 3 en los dos caballetes (caballete No. 1 y caballete No.

3) y 3 en la pila No.2

SUPERESTRUCTURA:



Antes establecer el tipo de superestructura que se empleara en la elaboración de este

proyecto, es conveniente mencionar algunas de los tipos de superestructura más usuales en el

proyecto de puentes carreteros.

1) LOSAS DE CONCRETO REFORZADO

Este tipo de losas fueron las primeras que se utilizaron en los proyectos de puentes. La

subestructura la componían estribos y pilas de mampostería o caballete de concreto

armado, desplantados a cielo abierto.

ANCHO TOTAL DEL PUENTE

ANCHO TOTALDE CALZADA

2) LOSAS PLANAS

Este tipo de losas son una variante de las losas palanas, en donde para ahorrar

material, se reduce el peralte de las losas aproximadamente a la mitad en los claros de

ancho total. Pueden ser dípteras macizas y dípteras aligeradas, las primeras se

emplearan para claros de 8.00 a 14.00 m y las segundas para claros de 14.00 a 19.00

m.

3) LOSAS PLANAS PRECOLADAS CON TENSADO TRANVERSAL

Son losas precoladas con ancho variable de 1.00 a 1.50 m, que también pueden ser

macizas o aligeradas. La liga transversal entre las losas se establece por medio de

varillas de acero de refuerzo, colocadas dentro de tubos de polivinilo u otro material,

espaciados de 5.00 m aproximadamente, según el claro de la losa.



MEDIA SECCION TRANSVERSAL simétrico

4) LOSAS NERVADURAS

El uso de este tipo de losas fue muy amplio desde el ano de 1929 hasta 1950, tenían

claros desde los 5.00 hasta los 15.00 m, con 3 o 4 nervaduras. El ancho de calzada era

de 5.70 a 6.70 m, con ancho de 7.60 m.

Actualmente, el ancho total de la superestructura es de 10.00 m, con un ancho de

calzada de 9.20 m (sin banquetas) en carreteras troncales; en no troncales es de 8.00 y

7.20 m respectivamente.

Para este tipo de superestructura se recomienda los apoyos de neopreno que hasta la

fecha reciente se suministraban como placas independiente una de otra, pero

actualmente ya se fabrican integralmente en cojinetes con placas de acero intermedias

a la de neopreno y dejando también un recubrimiento de neopreno de 0.3 cm en las

orillas de las placas metálicas.

MEDIO CORTE LONGOTUDINAL simétrico



MEDIO CORTE TRANSVERSAL

5) TRABES DE CONCRETO PRESFORZADO ( PRE Y POSTENSADO)

Son elementos estructurales en donde la capacidad de carga de la trabe se ha dado a

través de la compresión que un cable ( o varios) a tensión, provoca en el concreto de la

sección y que debe superar o igualar, la compresión y tensión provocadas por las

cargas exteriores : permanentes , movibles y accidentales.

En este tipo de estructuras es difícil que se produzcan fisuras, debido a que el concreto

se encuentra a compresión. Sin embargo, debe tenerse gran cuidado con las zonas de

anclaje de los cables, tanto extremas como levantadas, ya que el daño en estos lugares

puede propiciar la entrada de humedad a los ductos y oxido al acero de preesfuerzo,

con lo que viene un decremento en la tensión de los cables.

6) LOSA DE CONCRETO SOBRE TRABES PRESFORZADAS PREFABRICADAS.

Este tipo de losas se han empleado en pasos a desnivel, donde para claros de 8.00 a

14.00 m, se han usado contiguos para ahorrar cimbra. Son de sección “I”. Estas mismas

secciones pero separadas cubren claros hasta de 22.00 m y debe tomarse en cuenta el



cimbrado de la losa, o la utilización de prelosas que encarecen la estructura. Se utilizan

también secciones de “T” y “TT”.

LOSA DE CONCRETO SOBRE VIGUETAS

7) SUPERESTRUCTURAA PRESFORZADA SECCION CAJÓN.

Esta sección ya sea monocular, bicelular o multicelular, se emplea en claros superiores

a los 30.00 m de longitud. En superestructura continuas, su uso enorme aun para claros

de 60.00 m o mayores. Las celdas interiores son en general de sección rectangular y las

caras laterales pueden ser verticales, inclinadas y aun curvas en ocasiones, para fines

estéticos.

LOSA DE CONCRETO SOBRE TRABES DE SECCION CAJON



8) SUPERESTRUCTRA REFORZADA SECCION CAJON

Este tipo de superestructura se empezó a usar en México en el ano de 1952, para

claros de 38.50 m entre pilas, en superestructura articuladas. La sección era de cinco

celdas rectangulares, posteriormente en 1954 se adopto la sección con una sola celda

en claros continuos.

SUPERESTRUCTURA SECCION CAJON PRESFORZADA

9) CAJONES DE CONCRETO ARMADO UNICELULARES O MULTICELULARES.

Este tipo se uso inicialmente en alcantarillas, con claros muy reducidos de hasta de 2.00

m como máximo. Posteriormente se han empleado en cruces con arroyos o corrientes

encausados que no arrastran ramas de tamaño, capaz de obstruir los claros, ni

presentan peligro de socavación. Con el adosamiento de grupos de cajones, se han

construido puentes de hasta 30.00 m de longitud total.

Por lo antes mencionado, y dada las características que presenta el proyecto del puente

“Congreso – San Nicolás”, se ha determinado que el tipo de superestructura a emplear

sea base de:

Una losa de concreto reforzado colada en sitio de 0.20 m de espesor y un ancho total

de 10.00 m, y losas precoladas, las cuales descansaran en el sentido transversal sobre

trabes AASHTO TIPO IV, quedando claros de 1.60 m, los extremos de las losa de

voladizos serán desde 1.00 m.

Las trabes AASHTO TIPO IV, serán de concreto reforzado para el tramo corto y

concreto pretensado para el tramo largo.



3.5. ELABORACIÓN DE 2 ANTEPROYECTOS PARA EL CRUCE.

CONSIDERACIONES GENERALES

La elección definitiva de un proyecto de puente debe de estar apoyada por un análisis detallado

que indique el porqué la selección de este. El análisis debe hacerse como base tomando en

cuenta los criterios establecidos en la identificación de las necesidades existentes. A menudo

se da el caso en unen en un se piensa que una solución satisface estas necesidades, cuando

en realidad solo refleja un deseo de satisfacerlas, un análisis minucioso eliminara algunas de

las soluciones propuestas.

Entre las condiciones que controlan la elección del tipo de puente en cada caso particular, los

factores de mayor importancia que se deben considerar son los siguientes:

1. FACTORES TECNICOS.

En este tipo de factores, se debe tomar en cuenta lo siguiente:

a) Necesidades hidráulicas: el caudal o gasto máximo durante las avenidas, la

velocidad que alcanza el agua durante estas, la frecuencia con la que se presentan,

la duración de las mismas, el nivel a que llega el agua , las zonas que inunda la

dirección general de la corriente en crecientes en las secciones del cruce en estudio,

el alineamiento del rio, entre otros , que influyen en las características de la obra por

construir y en el costo de las mismas, así como en su funcionamiento una vez

construido.

b) Necesidades de trafico: estas necesidades se pueden dividir en: distancia visual, la

cual queda restringida cuando se usa el tipo de puentes de madera cubiertos, en un

alineamiento que tenga curvas de radio pequeños próximos al puente, en las

armaduras e fierro estructural existen los mismos defectos de caminos deberán

proyectarse con el mayor cuidado con respecto a la visibilidad; movimiento de

tráfico, la calzada para el trafico deberá tener el ancho suficiente para dar acomodo

con la amplitud necesaria para el máximo de de trafico existente y tener en cuenta al

aumento probable de este; características arquitectónicas, en la elección del tipo de

puente bajo un punto de vista arquitectónico, debe tenerse presente el puente del

camino desde el cual es más visible la estructura para dar la solución correcta.

c) Necesidades de navegación: considerando la regulación del rio.

d) Abastecimiento de materiales y mano de obra; dentro de la sección del tipo de

puente, el concepto de costos de materiales es fundamental, ya que atendido a este

punto se tendrá la herramienta indispensable para atender la economía que debe

presentar la estructura por efectuarse. En cuanto a la mano de obra, se debe tomar

en cuenta la capacidad de la región para el abastecimiento de esta.



2. FACTORES ECONÓMICOS

En este tipo de factores de se debe satisfacer lo siguiente:

a) Elaboración de anteproyectos, los cuales deberán cumplir con los conceptos de

seguridad, económico y funcionalidad.

b) Determinar posibles alternativas, se harán tantas como sean necesarias analizando

diferentes materiales, claros tipo de apoyo, vías de acceso y comunicación.

c) Efectuar comparaciones económicas de las diferentes alternativas, tomando en

cuenta cada una de las posibles soluciones para obtener el menor costo del puente.

Como el factor económico es el que dirige el proyecto y construcción del puente, al

obtener el menor costo de las alternativas más convenientes para la construcción del

mismo, determinamos que el elegido es el más correcto, el más adecuado y del mayor

conveniencia.

La realización de anteproyectos se basara en dos aspectos muy importantes ante

cualquier toma de decisiones (economía y seguridad) para llegar así al proyecto

definitivo. Así pues, para dichos estudios fue necesario realizar la elección de un tipo de

estructura que soluciones en su totalidad las necesidades para dicho cruce.

En cuanto a la estructura, fue necesario ampliar los siguientes criterios:

1. Determinación del espacio libre vertical.

2. Determinación del espacio libre vertical.

3. Determinación de la profundidad de desplante.

En cuanto a espacio libre horizontal o la longitud mínima de puente, fue determinada por una

serie de iteraciones en los cálculos hidráulicos (área hidráulica, perímetro mojado, pendiente

hidráulica, rugosidad el suelo, velocidad y gasto), las cuales nos permiten disminuir

considerablemente las posibles áreas de inundación controlando la sobre elevación y evitando

la socavación.

El espacio libre fue determinado bajo los siguientes criterios:

Altura que tendrá los cuerpos flotantes durante avenidas.

Grado de incertidumbre en el N.A.M.E.

Tipo de puente (principal o secundario)

Esfuerzos admisibles en la cimentación



Dados los criterios básicos de diseño, se tiene que el arroyo “Axatl” no es caudaloso ni

profundo, por lo que no es navegable, es por esto que el espacio libre vertical será el mínimo

considerado por arriba de la sobre elevación y el lecho inferior de la superestructura.

Una vez mencionada todo lo anterior, a continuación presentamos dos anteproyectos, con la

finalidad de elegir uno de ellos, mismo que será el “Proyecto Definitivo”

ANTEPROYECTO NO. 1

A) Superestructura

Integrada por tres tramos de losa colada en sitio, apoyados sobre losas precoladas que en

conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta asfáltica de 4 cm; que

descansaran sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV, Cada uno de los

tramos tendrá un claro de 12.00 m; por lo que, los tres claros cubren una longitud de puente

de 36.00 m, con un ancho total de 10.00 m y un ancho de calzada de 7.20 , para alojar 2

carriles de circulación de camión T3-S-2-R4.

El parapeto a emplear será de acero según proyecto tipo No.T-34.3.1, la guarnición a

emplear será según proyecto tipo T-33.1.1 y la banqueta será según proyecto tipo No. T-

33.1.1.

Por lo que respecta a las juntas; serán de dilatación tipo FREY-MEX T-50 o similar.los

cables para izado serán cable tipo cascabel galvanizados serie 6-37 con alma de acero con

un diámetro de 1.91.

Se usara un concreto cuya capacidad no será menor de 0.80 de su resistencia con

revenimiento de 5 a 10 cm y agregado grueso con tamaño máximo de 4 cm, el cual deberá

vibrarse al colocarlo. Se usara un concreto de f‟c = 250 kg/cm2.

El acero de refuerzo a emplear será de fy = 4200 kg/cm2, el cual deberá tenerse un

espacial cuidado en la limpieza, para evitar que tenga oxido suelto previo al vaciado del

concreto.los empalmes de varillas se harán exclusivamente con soldadura a tope o por

traslape , los empalmes de varillas se harán cuatrapeados sin exceder el 50 % de acero

principal de la sección, en los casos aislados en que se empalma más del 50 % del

refuerzo, se aumentaran en un 25 % las longitudes de traslape.

B) Subestructura

La subestructura estará integrada caballetes con tres pilastras de concreto reforzado de

1.20 m de diámetro, con una separación de 3.20 m, colocadas en cada uno de los cuatro

apoyos; es decir, en los caballetes No. Y 4, a una elevación de desplante de 84.85 m, así

como las pilas No. 2y 3 a una elevación de desplante de 82.85 m.

La longitud de las pilastras que comprenden los caballetes No 1 y4 se colocaran 6 bancos

de apoyo de 30x40 cm para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se

colocaran 6 palcas de apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno



integral ASTM 02240 con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada

extremo del cabezal, sobre el tope antisísmico.

Sobre el cabezal de las pilas No. 2 y 3 se colocaran 12 bancos de apoyo de 30x40 cm para

recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaron 12 placas de apoyo

de neopreno integral de 40x30x4.20cm y 2 palcas de apoyo de neopreno integral ASTM

con una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el

topo antisísmico, se colocaran 3 diafragmas por claro.

Ver presupuesto de anteproyecto No. 1



ANEXO B

Plano General del Anteproyecto No.1



P R E S U P U E S T O No. 1 FORMA E-7

C O N C E P T O S

CANT. UNIDAD P.U

No. PARTIDA DESCRIPCION IMPORTE ($)

PUENTE EXISTENTE

3.01.02 ESTRUCTURAS Y OBRAS DE DRENAJE

02.047-X DEMOLICIONES

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

c) De concreto hidráulico

2) Reforzado en:

1 Parapeto y guarnición 10.30 m3 704.55 7,256.87

2 Losa de calzada y trabes 147.70 m3 704.55 104,062.04

3 Corona de estribos y pilas 16.60 m3 704.55 11,695.53

a) De mampostería

2) De tercera clase en:

4 Estribos y pilas 232.80 m3 423.00 98,474.40

ZAMPEADO 622.70 m4 423.00 263,402.10

5 h) De carpeta asfáltica 31.00 m3 265.00 8,215.00

SUBESTRUCTURA

02.047-G CONCRETO HIDRAULICO

G.11 Concreto hidráulico por unidad de obra terminada (inciso 02.026-H.10)

a) Simple, colado en seco

2) De f'c = 250 Kg/cm2 en:

6 Caballetes y pila 229.00 m3 2,118.96 485,241.84

02.047-H ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO

H.04 Acero de refuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.03)

a) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200Kg/cm2 en:

7 Caballetes y pila 30.40 Ton. 10,330.00 314,032.00

8 E.P.1. Perforaciones para pilastrones de 120 cm de diámetro 109.90 m 1,200.00 131,880.00



SUPERESTRUCTURA



G.11

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


1) De f'c= 150 Kg/cm2 en:

9 Banqueta 14.60 m3 1,451.89 21,197.59


10 Parapeto y guarnición 13.90 m3 1,990.81 27,672.26

11 Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas 197.80 m3 3,031.50 599,630.70


12 0.00 m3 0.00



a) Varillas corrugadas de límite elástico mayor o igual a 4200 Kg/cm2 en:

13 Parapetos, guarnición y banquetas 6.00 Ton 10,330.00 61,980.00

14 Losa de calzada, diafragmas y trabes reforzadas 29.20 Ton 10,330.00 301,636.00

15

16 H.02 Cable tipo cascabel galvanizado serie G-37 360.00 Kg 26.80 9,648.00

H.03 Acero de presfuerzo P.U.O.T. (inciso 02.027-H.02)

17

02.047-T ESTRUCTURAS DE ACERO

T.04 Estructura fabricada y montada P.U.O.T. (inciso 3.01.02.039-H.03)

18 Acero estructural A-36 en placas, tuercas y rondanas 60.00 Kg 13.20 792.00

19 Placas de acero A-36 en apoyos 256.00 Kg 13.20 3,379.20

20 Acero estructural A-36 en parapetos 748.00 Kg 13.20 9,873.60

21 E.P.2 Tubo de acero galvanizado ced. 40 936.00 Kg 20.80 19,468.80

22 E.P.3. Tubo de cartón comprimido de 21 cm de diámetro en banquetas 217.00 m 18.70 4,057.90

23 E.P.4. Drenes de P.V.C. De 3" de diámetro 24.00 Pza 28.14 675.36

24 E.P.5. Neopreno dureza Shore 60, ASTM-D2240 134.90 dm3 295.30 39,835.97

25 E.P.6. Junta de dilatación tipo Frey-Mex T-50 o similar 40.00 m 1,205.00 48,200.00

E.P.7. Carpetas de concreto asfáltico colocada en caliente en:

26 Superestructura 10.50 m3 966.86 10,152.03

27 Accesos 23.10 m3 966.86 22,334.47

28 E.P.8. Formación y compactación de terraplenes de acceso 3,461.00 m3 60.58 209,667.38

29 E.P.9. Base y sub base compactada al 100% de su PVSM P.U.O.T. 537.60 m3 294.21 158,167.30

30 E.P.10. Riego de impregnación en accesos 160.00 m2 56.20 8,992.00

31 E.P.11. Suelo - cemento, relación 1:8, espesor de 0.80 cm 240.00 m3 55.00 13,200.00



G.11

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





32 Lavaderos 6.00 m3 2,045.04 12,270.24

3) De f'c= 250 Kg/cm2 en: 0.00

33 Postes y guarniciones 21.30 m3 1,943.13 41,388.67




34 Postes y guarniciones 3,664.00 Kg 10.55 38,655.20

35 E.P.12. Defensa de lámina de acero galvanizado 1,920.00 Kg 49.88 95,769.60

36 E.P.13. Acero estructural galvanizado en poste 560.00 Kg 20.80 11,648.00

SUMA TOTAL 3,194,552.03

NOMBRE DE LA EMPRESA O PERSONA FISICA:

I.V.A. 15% 479,182.81

COSTO TOTAL 3,673,734.84



ANTEPROYECTO NO. 2

C) Superestructura

Integrada por tres tramos de losa colada en sitio, apoyados sobre losas precoladas que en

conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta asfáltica de 4 cm; que

descansaran sobre 6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo IV para el primer tramo

y sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV para el segundo tramo. El primer

tramo tendrá un claro de 24.00 m y el segundo tramo tendrá un claro de 12.00 m; por lo

que, los dos claros cubren una longitud de puente de 36.00 m, con un ancho total de 10.00

m y un ancho de calzada de 7.20, para alojar 2 carriles de circulación de camión T3-S-2-R4.



33.1.1.



un diámetro de 1.91 cm.



vibrarse al colocarlo. Se usara un concreto de f‟c = 250 kg/cm2 para losas y f‟c= 350

kg/cm2 para trabes pretensada, con acero de de preesfuerzo de 13 mm de diámetro.







Por lo que al respecta a las trabes presforzadas, los torones se encaminaran en tubos de

plásticos y se tendrán en la cama de preesfuerzo.

D) Subestructura

La subestructura estará integrada por tres caballetes con tres pilastras de concreto

reforzado de 1.20 m de diámetro, con una separación de 3.20 m, colocadas en cada uno de

los tres apoyos; es decir, en los caballetes No.1 Y 3, a una elevación de desplante de

84.85 m, así como las pilas No. 2 a una elevación de desplante de 82.85 m.

La longitud de las pilastras que comprenden los caballetes No 1 y 3, serán de 10.56 m, en

el cabezal será de 9.70 m de longitud con una base de 1.28 m y una altura de 1.00m



mientras que la longitud de las pilastras que comprenden la pila No 2 serán de 12.36 m el

cabezal será de 9.30 m de longitud con una base de 1.40 m y una altura de 1.20 m.

Sobre el cabezal del los caballetes No 1 y 3 se colocaran 6 bancos de apoyo de 30x40 cm

para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaran 6 palcas de

apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno integral ASTM 02240

con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre

el tope antisísmico.

Sobre el cabezal de las pilas No. 2 se colocaran 12 bancos de apoyo de 30x40 cm para


de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 palcas de apoyo de neopreno integral ASTM con

una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el topo

antisísmico.

Se colocaran 3 diafragmas por claro; es decir, 3 en el claro de 12.00 m y 3 en el claro de

24.00 m.

Ver presupuesto de anteproyecto No. 2



ANEXO C

Plano General de Anteproyecto no. 2



P R E S U P U E S T O No. 2 FORMA E-7

C O N C E P T O S CANT. UNIDAD P.U

IMPORTE ($) No. PARTIDA DESCRIPCION

PUENTE EXISTENTE





2) Reforzado en:




a) De mampostería



ZAMPEADO 622.70 m4 423.00 263,402.10


SUBESTRUCTURA




2) De f'c = 250 Kg/cm2 en:









SUPERESTRUCTURA






9 Banqueta 14.60 m3 1,451.89 21,197.59





12 Trabes pretensadas 72.40 m3 3,402.15 246,315.66






15 Trabes pretensadas 8.40 Ton 10,330.00 86,772.00



17 cables

Cables de 13 mm de diámetro FRG= 19000 Kg/cm2 3.00 Kg 45,130.00 135,390.00













27 Accesos 23.10 m3 966.86 22,334.47










32 Lavaderos 6.00 m3 2,045.04 12,270.24












SUMA TOTAL 3,041,855.76

I.V.A. 15% 456,278.36




RESUMEN DE MONTOS DE LOS ANTEPROYECTOS

CONCEPTO ANTEPROYECTO No. 1 ANTEPROYECTO No. 2

SUMA TOTAL $ 3’ 194,552,.03 $ 3’ 041,855.90

I.V.A. (15%) $479,182.81 $456,278.38

COSTO TOTAL $ 3’673,734.84 $ 3’498,134.28

SUPERFICIE DEL PUENTE = 36.00m X 10.00m = 360 m2

Anteproyecto No. 1

Costo por m2 = $ 3‟ 673,734.84 = $ 10,204.82 /m2

360 m2

Anteproyecto No. 2

Costo por m2 = $ 3‟ 498,134.28 = $ 9,717.04 /m2

360 m2

CONCLUSIÓN

Finalmente, dadas las características de los anteproyectos anteriores presentados, y tomando

en cuenta los requisitos que un proyecto de esta índole debe cumplir; hemos elegido como es

más viable, el Anteproyecto No. 2 para proyectos definitivo, ya que como se puede observar,

las mejores condiciones económicas en comparación con el anteproyecto No. 1, aunque la

funcionalidad estructural y factibilidad constructiva de cualquier elemento propuesto en los dos

anteproyectos prácticamente es la misma, apara el proyecto detallado, el análisis debe ser el

más preciso.



3.6. ELECCIÓN DEL PROYECTO DEFINITIVO.

La elección del tipo de puente definitivo constituye un problema que solamente puede ser

resuelto basándose en la experiencia o trato con el proyecto de puentes, en virtud de que

existe una gama de soluciones al mismo, pero en general, siempre hay una que si no la

económica, si la más viable, esta es la que se tratara de encontrar mediante la elaboración de

varios anteproyectos, es por ello la importancia que estos tienen en la elaboración de todo

proyecto.

Todo tipo de puente, como obra de ingeniería debe cubrir ciertos requisitos, tales como

funcionalidad, económica y estética, los cuales se buscan al momento en que se elaboran los

anteproyectos.

Es por ello que una vez presentados los anteproyectos, se ha optado por elegir como el más

optimo de acuerdo a los requisitos antes mencionados, el Anteproyectos No. 2,

correspondientes a la siguiente descripción:

Datos Generales:

ANCHO TOTAL: 10.00 m

ANCHO DE CALZADA: 7.20 m

LONGITUD TOTAL: 36.00 m

CLARO 1: 24.00 m

CLARO 2: 12.00 m

ESPESOR DE LOSA: 0.20m

ESPESOR DE CARPETA (DISEÑO): 0.12 m

RECUBRIMIENTO DE EN LOSA: 0.05 m

TRABES PRESFORZADAS PARA EL CLARO LARGO 1.35 m (AASHTO tipo IV)

No. DE TRABES: 6 trabes



SEPARACION ENTRE TRABES: 1.60 m

ANCHO DE PATIN SUPERIOR: 0.50 m

VOLADIZOS: 1.00 m

ANCHO DE GUANICION (ESTERIOR): 0.40 m

PESO DEL PARAPETO EXTERIOR: 0.38 Ton/m

PESO DELPARAPETO INTERIOR: 0.00 Ton/m

CONCRETO PARA LA LOSA: 250 kg/cm2

El puente “Congreso – San Nicolás”, como ya hemos mencionado, tendrá una longitud de

36.00 m, desarrollada en dos tramos, uno de 24.00 m y otro de m, siendo tanto la tangente

vertical de 0o como la tangente horizontal de 0o, el ancho total es de 10.00 m, el ancho de



la calzada es de 7.20 m, que permitirá la circulación de 2 carriles, con un ancho de

guarnición exterior de 0.40 m.

La subestructura estará integrada por tres caballetes con tres pilastras de concreto

reforzado de 1.20 m de diámetro, con una separación de 3.20 m, colocadas en cada uno de

los tres apoyos; es decir, en los caballetes No.1 Y 3, a una elevación de desplante de

84.85 m, así como las pilas No. 2 a una elevación de desplante de 82.85 m.

La longitud de las pilastras que comprenden los caballetes No 1 y 3, serán de 10.56 m, en

el cabezal será de 9.70 m de longitud con una base de 1.28 m y una altura de 1.00m

mientras que la longitud de las pilastras que comprenden la pila No 2 serán de 12.36 m el

cabezal será de 9.30 m de longitud con una base de 1.40 m y una altura de 1.20 m.

Sobre el cabezal del los caballetes No 1 y 3 se colocaran 6 bancos de apoyo de 30x40 cm

para recibir a las trabes AASHTO tipo IV. Sobre estos bancos se colocaran 6 palcas de

apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno integral ASTM 02240

con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre

el tope antisísmico.

Sobre el cabezal de las pilas No. 2 se colocaran 12 bancos de apoyo de 30x40 cm para


de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 palcas de apoyo de neopreno integral ASTM con

una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre el topo

antisísmico.

Se colocaran 3 diafragmas por claro; es decir, 3 en el claro de 12.00 m y 3 en el claro de 24.00

m.

La superestructura estará integrada por tres tramos de losa colada en sitio, apoyados sobre

losas precoladas que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de carpeta

asfáltica de 4 cm; que descansaran sobre 6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo

IV para el primer tramo y sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV para el

segundo tramo. El primer tramo tendrá un claro de 24.00 m y el segundo tramo tendrá un

claro de 12.00 m; por lo que, los dos claros cubren una longitud de puente de 36.00 m, con

un ancho total de 10.00 m y un ancho de calzada de 7.20, para alojar 2 carriles de

circulación de camión T3-S-2-R4.



33.1.1.



un diámetro de 1.91 cm.





vibrarse al colocarlo. Se usara un concreto de f‟c = 250 kg/cm2 para losas y f‟c= 350

kg/cm2 para trabes pretensada, con acero de de preesfuerzo de 13 mm de diámetro.







Por lo que al respecta a las trabes presforzadas, los torones se encaminaran en tubos de

plásticos y se tendrán en la cama de preesfuerzo.



CATALOGO DE CONCEPTOS

P R E S U P U E S T O FORMA E-7

C O N C E P T O S CANT. UNIDAD P.U

IMPORTE ($) No. PARTIDA DESCRIPCION

PUENTE EXISTENTE





2) Reforzado en:




a) De mampostería



ZAMPEADO 622.70 m4 423.00 263,402.10


SUBESTRUCTURA




2) De f'c = 250 Kg/cm2 en:









SUPERESTRUCTURA






9 Banqueta 14.60 m3 1,451.89 21,197.59





12 Trabes pretensadas 72.40 m3 3,402.15 246,315.66






15 Trabes pretensadas 8.40 Ton 10,330.00 86,772.00



17 cables

Cables de 13 mm de diámetro FRG= 19000 Kg/cm2 3.00 Kg 45,130.00 135,390.00













27 Accesos 23.10 m3 966.86 22,334.47










32 Lavaderos 6.00 m3 2,045.04 12,270.24












SUMA TOTAL 3,041,855.76

I.V.A. 15% 456,278.36




PARTIDAS DEL PRESUPUESTO.

CLAVE CONCEPTO IMPORTE $

0.001 PUENTE EXISTENTE


02.0407-X DEMOLICIONES 493,105.93

0.002 SUBESTRUCTURA

02.047-G CONCRETO HIDRAULICO 361,706.47

02.047-H ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO 228,293.00

E.P.1 PERFORACIONES PARA PILASTRAS DE 120 CM DE DIAMETRO 99,120.00

0.003 SUPERESTRUCTURA

3.01.02 ESTRUCTURAS DE DRENAJE

02.047.-G CONCRETO HIDRAULICO 726,569.46

02.047-H ACERO PARA CONCRETO HIDRAULICO 606,402.72

02.047.-T ESTRUCTURAS DE ACERO 526,658.31

SUMA TOTAL 3,041,855.89

I.V.A. (15 %) 456278.38




ANEXO D

Plano General del Proyecto Definitivo



CAPITULO IV

ANÁLISIS Y DISEÑO



4.1. COMENTARIOS DE LAS PRINCIPALES ESPECIFICACIONES EN QUE SE BASARA EL

PROYECTO DEL PUENTE Y CRITERIOS A SEGUIR EN PARTES DE ANÁLISIS Y DISEÑO.

El diseño de puentes carreteros y/o ferroviarios se rigen por las distintas Normas y

especificaciones emitidas por la Secretaría de Comunicaciones y Transporte (S.C.T.) en

nuestro país, así como los Reglamentos de Construcción del Departamento del Distrito Federal

(incluyendo sus Normas técnicas complementarias), manual de diseño de obras civiles (C.F.E)

y las Normas Técnicas de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND

TRANSPORTATIONS OFFICIALS (AASHTO).

Comentarios de las principales especificaciones:

Las cargas para las que deben proyectarse las estructuras son:

a. Cargas permanentes ( carga muerta)

b. Carga movil ( Carga viva)

c. Impacto o efecto dinámico de la carga movil

d. Fuerza de viento

e. Fuerzas longitudinales, cuando existan, tales como: Fuerza centrifuga, fuerzas por

cambio de temperatura, empujes de tierras, supresión, esfuerzos por contracción del

concreto, acortamiento por compresión del arco, presiones de la corriente de agua o

hielo y esfuerzos por sismo.

Los miembros estructurales del puente se proyectaran en base a los esfuerzos permisibles

y las limitaciones de proyecto del material utilizado.

En los cálculos de esfuerzos se incluirá un diagrama o notas sobre las cargas consideradas

indicando los esfuerzos dedidos a las diferentes cargas.

Cuando las condiciones de proyecto así lo requieran, se registrara el orden sucesivo de los

colados de concreto en los planos o bien en las especificaciones complementarias.

La combinación de cargas se calculara de acuerdo a los grupos que más adelante se

indicaran.

1. Carga permanente (Carga muerta)

La carga permanente o carga, estará constituida por el peso de la estructura ya

terminada, incluyendo la carpeta, banquetas, vías, tuberías, conductos, cables y demás

instalaciones para servicios públicos.

2. Carga movil ( Carga viva)

La carga movil o carga viva que se considere sobre la calzada de los puentes para

camiones, serán las especificaciones para camiones tipo o carga uniforme por carril,

equivalente a un convoy de camiones. Se especificaran dos tipo de carga, las tipos “H”

y las “HS”, siendo las más pesadas.

-Carga tipo “H “



Las cargas tipo “H” consiste en un camión de 2 ejes, o en la carga uniforme equivalente

correspondiente sobre un carril.

-Carga tipo “HS”

Las cargas tipo “HS” consiste en un camión tractor con semi-remolque o la carga uniforme

equivalente correspondiente sobre un carril. La separación entre los ejes se ha considerado

variable, con el objeto de tener una aproximación mayor con los tiempos de tractores con semi-

remolques que se usan actualmente. El espaciamiento variable hace que la carga actué mas

satisfactoriamente en los claros continuos ya que así las cargas pesadas de los ejes se pueden

colocar en los ejes adyacentes, a fin de producir los máximos momentos negativos.

Las cargas para camiones son de 5 clases: H20, H15, H10, HS20, HS15. Las cargas H20 y

H10 constituyen, respectivamente el 75% de la carga HS20.

Las cargas anteriores de camión tipo fueron especificadas a partir de 1944 agregando a la

designación de la carga tipo las dos últimas cifras del año en que se efectuó la última

modificación, apareciendo actualmente la nomenclatura siguiente:

Carga H10, edición 1944 se designara H10-44



Carga H15 S 12, edición 1944 se designara HS15-44

Carga H20 S 16, edición 1944 se designara HS20-44

La cifra final indicara, por lo tanto, la vigencia de las especificaciones, las que habrá que

modificarse cuando se realicen nuevas modificaciones. Este sistema se aplicará así mismo en

las referencias futuras a cargas previamente adoptadas por la AASHTO.

-Carriles de transito

Se supondrá que la carga por carril o la del camión tipo ocupan un ancho de 3.05 m. dichas

cargas se colocaran sobre los carriles de transito para proyectos que tengan un ancho de:

A=. Ac .

N

En donde:

A = Ancho de carril de transito para proyectos.

Ac = Ancho de calzada entre guarniciones sin contar la faja central.

N = número de carriles de transito para proyecto, como se indica en la tabla siguiente.



Ac (en m) N

De 6.1 a 9.14 2

Mayor de 9.14 hasta 12.80 3








Las cargas por carril o los camiones tipo se supondrán que ocupan cualquier posición dentro de

su carril individual de transito, para proyecto, de manera que produzcan el esfuerzo máximo.

Cuando se produzcan los máximos esfuerzos en cualquier miembro, cargando cualquier

numero de carriles de transito simultáneamente, se tomaran los siguientes porcentajes en los

esfuerzas resultantes de carga movil, teniendo en cuenta el hecho de que no será frecuente la

coincidencia de todas las cargas para producir un máximo.

No. de carriles cargados % de esfuerzo por considerar

Uno o dos 100%

Tres carriles 90%

Cuatro carriles o mas 75%

La producción de la intensidad de las cargas sobre piezas de puentes, se determinara como

para el caso de trabes principales, usando el ancho de calzada que deberá cargarse para

producir los esfuerzos máximos en las piezas de puentes.

Cuando algún puente para camino vaya a soportar transito de tranvías eléctricos la carga

correspondiente a estos se determinaron de acuerdo con la clase de transito que se espera

hará uso del puente. Así mismo, deberá considerarse la posibilidad de que se requiera el paso

de furgones de carga sobre el puente.

-Impacto

En las estructuras siguientes se considera impacto o sea, incremento de esfuerzos debidos a la

vibración de la carga movil; superestructuras incluyendo columnas de acero o de concreto

sujetas a carga, torres de acero, columnas de marcos rígidos, y en general, aquellas partes de

la estructura que se prolongan hasta la cimentación principal.



La parte de los pilotes de concreto o de acero que sobresalgan del nivel del terreno y que estén

rígidamente conectados a la superestructura, ya sea formando marcos rígidos o como parte de

la estructura misma.

No se aplicara el impacto a las estructuras siguientes: estribos, muros de contención, pilas,

pilotes (Exceptuando lo especificado en párrafos anteriores).

La cantidad permisible en que se incrementa los esfuerzos se expresa como una fracción de

los esfuerzos por carga movil y se determina con la formula siguiente:

I = 15.24 . Donde:

L+38.10

I = Impacto en porciento (Máximo 30%)

L = longitud en metros, de la parte del claro que debe cargarse para producir el máximo

esfuerzo en el miembro.

-Fuerzas longitudinales

Deberá considerarse el efecto de una fuerza longitudinal del 5 % de la carga movil en todos los

carriles destinados al tránsito en una misma dirección. En aquellos puentes donde se considere

que puedan llegar en el futuro de una sola dirección, deberán cargarse todos sus carriles. Se

empleara la carga por carril y además, la carga concentrada para momentos especificada, sin

impacto y con la reducción establecida para el caso de varios carriles cargados.

En el centro de gravedad de la fuerza longitudinal se supondrá que está a 1.83 m arriba de la

losa del piso y que se transmite a la subestructura a través de la superestructura.

La fuerza longitudinal debida a la fricción en los apoyos para dilatación, así como la resistencia

al esfuerzo cortante en os apoyos de elastómeros, deberá tomarse en cuenta en el proyecto.

-Cargas de viento

Las siguientes fuerzas debidas a la presión del viento ,por metro cuadrado de área expuesta,

deberá aplicarse a todas las estructuras, para l porciento de esfuerzo unitario básico que debe

usarse en las diversas combinaciones de carga y fuerzas.

El área expuesta considerada será la suma de las proyecciones verticales de las áreas de

todos los miembros, incluyendo el sistema de piso y parapeto a 90 grados con respecto al eje

longitudinal de la estructura. Las fuerzas y las cargas dadas aquí, corresponden a una

velocidad del viento de 160.9 km/hr. La condición de carga del grupo II, pero no la condición de

cargas del grupo III, se puede reducir o incrementar en la relación el cuadrado de la velocidad

del viento para proyecto, al cuadrado de 160.90 siempre que pueda obtenerse el valor probable

de la velocidad viento, con una exactitud razonable; o cuando las características permanentes

del terreno permitan hacer tales cambios recomendables con seguridad. Si se cambia la

velocidad del viento de proyecto, el valor que se tome deberá indicarse claramente en los

planos.



-Proyecto de la estructura

En el proyecto de una superestructura se supondrá una carga debida al viento movil,

uniformemente distribuida y aplicada horizontalmente a 90 grados con el eje horizontal de la

estructura de la siguiente intensidad.

Para armaduras y arcos………………………………………….366 kg/m2

Para trabes y vigas……………………………………………..244 kg/m2

Las fuerzas anteriores se aplicaran para la condición de carga del grupo II. Para la condición el

grupo III deberá incrementarse con una carga de 149 kg/m2 aplicada a 90 grados con el eje

longitudinal de la estructura y 1.83 m arriba del piso como una carga de viento sobre una carga

movil. Cuando se trata de losas de piso de concreto reforzado o de pisos de rejillas de acero,

firmemente conectadas a sus miembros de apoyo, puede considerarse que ese piso resiste en

un plano el esfuerzo cortante producido por la carga del viento sobre la carga movil.

-Proyecto de la estructura

Las fuerzas transmitidas a la subestructura por la superestructura y las aplicaciones

directamente a la subestructura por cargas del viento, deben considerarse como sigue:

1) Fuerzas de la superestructura

Las fuerzas transversales y longitudinales transmitidas por la superestructura a la

subestructura para distintos ángulos de dirección del viento, serán como se especifica

en la tabla siguiente. La dirección del viento adecuadamente supuesta, será la que

produzca el máximo esfuerzo en la subestructura que se está proyectando. El ángulo de

esviajamiento se medirá desde la perpendicular al eje longitudinal. Las fuerzas

transversales y longitudinales deben aplicarse simultáneamente a la altura del centro de

gravedad del área expuesta de la superestructura.

Angulo de esviajamiento del viento (en

grados)

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

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

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

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

0 366 0 244 0

15 342 59 215 29

30 317 137 200 59

45 220 200 161 78

60 122 244 83 93



Las cargas que se aparecen en la tabla anterior se usaran en la condición de cargas que se

forman el grupo III, estas cargas pueden reducirse en un 70 % y además deberá agregarse una

carga por metro lineal, como una carga de viento sobre una carga movil, en la forma específica

en la tabla siguiente:

Angulo de esviajamiento del viento (en grados)

Carga lateral por metro Carga longitudinal por

metro

0 149 0

15 131 18

30 122 36

45 98 48

60 51 57

Esta carga se aplicara en un punto que este a 1.83 m arriba del piso que este a 1.83 m arriba

del piso. En puentes comunes de losa sobre trabes, con longitud máxima del claro de 38.10 m,

pueden usarse las siguientes cargas por viento, en lugar de las cargas más exactas

especificadas anteriormente:

W (Carga del viento sobre la estructura)

244 kg/m2………………………………………………….transversalmente

59 kg/m2……………………………………………………..longitudinalmente

Ambas cargas deben aplicarse simultáneamente.

-Fuerzas aplicadas directamente a la subestructura

Las fuerzas transversalmente y longitudinales que deben aplicarse directamente a la

subestructura para un viento de 160 km/h, se calculara para una presión del viento de 195

km/h.

Para direcciones de viento que se supongan con la subestructura, esa presión se resolverá en

sus componentes perpendiculares a la elevación del frente y lateral de la subestructura, de

acuerdo con las funciones trigonométricas del ángulo de esviajamiento. La componente

perpendicular a la elevación lateral actuara sobre el área expuesta de la estructura, tal como se

ve en la elevación lateral; y la componente perpendicular a la elevación del frente actuara sobre

el área expuesta de la subestructura, tal como se ve en la elevación del frente. Se supondrá

que estas cargas actúan horizontalmente en el centro de gravedad de las áreas expuestas y se

aplicaran simultáneamente con las cargas del viento de la superestructura. Las cargas

mencionadas anteriormente son para la condición de carga del Grupo II y pueden ser reducidas

en un 70 % para la condición de carga del Grupo III.



-Presiones debidas a las corrientes de agua, hielos y cuerpos flotantes.

Todas las pilas y demás partes de la estructura que estén sujetas al empuje de la corriente de

agua, de hielo flotante o de los materiales de arrastre deberán calcularse para resistir los

máximos esfuerzos inducidos.

La presión del hielo sobre las pilas se calculara a razón de 28 kg/cm2. El espesor de la tapa de

hielo y la altura a la cual se aplica se determinara por las investigaciones que se realicen en el

sitio de la estructura.

-Presiones debidas al empuje de tierras

Las estructuras destinadas a contener los rellenos de tierra se proyectaran para resistir las

presiones calculadas por medio de la formula de Rankine; pero ninguna estructura se

proyectara para una presión menor que la equivalente a la de un fluido con peso de 481 Kg/m3.

En marcos rígidos, un máximo del 50 % del momento considerado por la presión (Lateral) de la

tierra puede considerarse indicado para reducir el momento positivo en las vigas, en la losa

superior o en la superior e inferior según sea el caso.

Cuando los vehículos que transiten por el camino pueden llegar a quedar dentro de una

distancia horizontal igual a la mitad de la altura de la subestructura, medida desde la parte

superior, la presión se incrementa con una presión debida a una sobre carga viva de no menos

de 61 cm. (2 pies) de espesor de tierra. Esta sobrecarga viva no será necesaria cuando se

ponga una losa de acceso, de concreto reforzado, proyectada debidamente, que se apoye en

un extremo del puente. Todo proyecto deberá incluir el drenaje adecuado y suficiente para los

rellenos, que pueden constituir en agujeros de escurrimiento y colocación de piedra triturada o

grava, tubos para drenar, drenes de grava o drenes perforados.

-Esfuerzos por sismo

En las regiones donde pueden presentarse fenómenos sísmicos, deberán considerarse las

fuerzas laterales producidas por los sismos de manera que:

T = C P

Donde

T = Fuerza lateral aplicada horizontalmente en cualquier dirección, en el centro de

gravedad del peso de la estructura:

P = Peso propio del peso de la estructura

C = 0.02 para estructuras sobre cimientos por ampliación de base en suelos con

esfuerzo permisible a la compresión menor que 3.91 kg/cm2 o mayor.

0.04 para estructuras sobre cimientos por ampliación de base en suelos con esfuerzo

permisible a la compresión menor que 3.91 kg/cm2.

0.06 para estructuras cimentadas sobre pilotes.

La carga movil se puede despreciar



-Combinación de cargas

Los grupos siguientes representan varias combinaciones de cargas y fuerzas a las que podrá

estar sometida una estructura. Cada parte de una estructura o la cimentación sobre la cual se

apoye se proporcionará para todas las combinaciones de estas fuerzas que pueden aplicarse al

tipo o sitio en particular, aplicando los porcentajes de esfuerzos unitarios básicos indicados

para los diversos grupos.

Deberá emplearse la sección máxima requerida para el miembro o elemento estructural de que

se trate.

Grupos Porcentajes de esfuerzos unitarios

Grupo I = CP+CM+I+ET+S+PC 100%

Grupo II = CP+ET+S+PC+VE 125%

Grupo III = Grupo I + FL+F+30%VE+VCM+FC 125%

Grupo IV = Grupo I + A+C+T 125%

Grupo V = Grupo II + A+C+T 140%

Grupo VI = Grupo III + A+C+T 140%

Grupo VIII= CP+ET+S+PC+TT 133%

Grupo VII= Grupo I +PH 140%

Grupo IX= Grupo II +PH 150%

Donde

CP = Carga permanente

CM = Carga Movil

I = Impacto por carga movil

ET = Empuje de tierras

S = Subpresión

VE = Viento sobre la estructura

VCM = Presión del viento sobre la carga movil

FL = Fuerza longitudinal por carga movil

CF = Fuerza centrifuga

F = Fuerza longitudinal debida a la fricción o resistencia a la fuerza cortante

A = Acortamiento por compresión

C = Contracción

T = Temperatura

TT = Sismo

PC = Presión de la corriente

PH = Presión del hielo



-Momento flexionante

El momento flexionante por metro de ancho de losa se calculara de acuerdo con los métodos

propuestos a continuación para los casos A y B, a menos que se apliquen procedimientos más

exactos.

Para los casos A y B:

S = longitud efectiva del claro, en metros.

E = Ancho de la losa en metros, sobre el que se distribuye la carga por rueda.

P = Carga sobre una rueda trasera del camión (P15 o P20).

P15 = 5443 kg, para carga tipo H15

Caso A: Refuerzo principal perpendicular a la dirección del tránsito (Claros de 061 m a 7.32 m

inclusive).

El momento por carga viva para claros libremente apoyados se determinara por medio de las

siguientes formulas, en las cuales no se incluye impacto:

Carga tipo HS20:

M20 = 3.28 (0.03125 S + 0.0195) H20 = Momento en kg.m de ancho de losa.

M15 = 3.28 (0.03125 S + 0.0195) H15 = Momento en kg.m de ancho de losa.

En las losas continuas sobre tres o más apoyos, se aplicara un factor de continuidad de 0.8 a

las formulas anteriores tanto para momento positivo como para momento negativo.

Caso B: refuerzo principal paralelo a la dirección del tránsito.

Distribución de las cargas por rueda:

E= 1.22 + 0.06 S, con un máximo de 2.13.m.

Las cargas por carril o cargas equivalentes están distribuidas sobre un ancho de 2E. Las losas

reforzadas longitudinalmente se proyectara con el tipo de cargas HS adecuada.

Para claros libremente, el momento máximo por carga movil por metro de ancho de losa, sin

impacto, se obtiene con gran aproximación mediante las siguientes formulas:

Carga tipo HS20:

Claros hasta 15.24 m inclusive.

Mcm = 408 S kg.m

Claros mayores de 15.24 m, hasta 30.48 m.

Mcm = 138.255 (4.265 S – 20) kg.m

Carga tipo HS15:



Aplíquese 0.75 de los valores obtenidos con las formulas para cargas tipo HS20.

Los momentos en claros continuos se determinaran haciendo el análisis conveniente y

empleado el camino o la carga por carril apropiados.

La distribución lateral de la carga por rueda para puentes de vigas múltiples de concreto

prefabricados, comunes o presforzadas no excederá de lo especificado para las losas del claro

E (Refuerzo principal paralelo a la dirección del tránsito).

-Acero de refuerzo por distribución.

El acero de refuerzo deberá colocarse en el lecho inferior de todas las losas, transversalmente

a la dirección del refuerzo principal para lograr una distribución lateral de las cargas vivas o

móviles concentradas. Esta especificación no regirá para las losas de alcantarillas o de puentes

que tengan un colchón de tierra con espesor mayor de 61 cm. La cantidad será un porcentaje

del refuerzo principal requerido para momento positivo; este porcentaje se obtendrá con las

siguientes formulas:

Para refuerzo principal a la dirección del tránsito:

Porcentaje = 100 . (Máximo 50%)

3.28 S

Para refuerzo perpendicular a la dirección del tránsito:

Porcentaje = 200 . (Máximo 67 %)

3.28 S

Donde

S = longitud efectiva del claro, en metros.

Cuando el refuerzo principal sea perpendicular a la dirección del tránsito, el refuerzo de

distribución especificado, deberá colocarse en la faja media central del claro de la losa. En los

cuartos extremos del cloro de la losa, cantidad que se colocara no será menor del 50 % de los

valores anteriores.

-Losas en voladizo

Cargas de camiones. De acuerdos con las formulas para la distribución de cargas sobre losas

en voladizos, que aparecen a continuación, la losa se proyectara para soportar la carga,

independiente del apoyo de la rejilla alo largo del extremo del voladizo. La distribución dada

incluye el efecto de las ruedas sobre elementos paralelos.

Caso A: refuerzo perpendicular a la dirección del tránsito. Cada carga por rueda sobre el

elemento perpendicular a la dirección del tránsito se distribuirá de acuerdo con la siguiente

fórmula:

E = 0.8X + 1.143, en metros.



Momento por metro de ancho de losa = P X, en kg.m.

E

Donde:

X = distancia en metros, dese la carga hasta el punto de apoyo.

Caso B: refuerzo paralelo a la dirección del tránsito.

La distribución década carga por rueda sobre el elemento paralelo a la dirección del tránsito,

será como sigue:

E = 0.06 l s +1.42

-Cargas del parapeto

Deberá considerar que la longitud efectiva de la losa que soporta la carga de los postes está

dada por:

E = 0.8 X + 1.143 m, cuando no se asigna parapeto, siendo

X = Distancia en metros entre el centro del poste y el punto considerado.

La carga por concepto de parapeto se aplicara según el tipo y las fuerzas que se especifican

para el cálculo de parapetos.

-Criterios para determinar la longitud de un puente.

Se requiere un estudio completo el funcionamiento hidráulico de rio con datos debidamente

comprobados respecto a magnitud y frecuencia de crecimiento, a la distribución del gasto y a

las velocidades en el cruce, a la velocidad que puede producir socavación y a la estabilidad del

cauce mismo.

En causes bien definidos, sin importancia hidráulica y cimentación a salvo de socavación, la

longitud del puente será únicamente la que cubra el cauce principal.

Cuando se tengan llanuras de inundación, en una o en ambas márgenes, se podrán agregarse

una o dos longitudes adicionales a la longitud mínima, de manera que debido al

estructuramiento, la sobre elevación producida por este, el N.A.M.E. (Nivel de aguas máximas

extraordinarias) no sea mayor de 40 cm.



-Criterios para fijar el espacio vertical.

a) Altura sobre el agua que tendrá los cuerpos flotantes durante avenidas.

b) Grado de incertidumbre que pueda tener el N.A.M.E.

c) En puentes importantes es justificable dar espacios libres mayores que los mínimos

indispensables.

d) Requisitos de navegación.

-Recomendaciones sobre la profundidad de desplante.

La causa más frecuente de falla de los puentes es la socavación. Por esta razón, es de

importancia fundamental que la profundidad del desplante se fije con criterio conservador para

asegurar que quede a salvo de este fenómeno.

La inversión adicional para profundizar los desplantes contribuye más a la seguridad de la

estructura, que a la misma erogación aplicada a aumentar la longitud o la altura del puente.

Es indispensable que el conocimiento de la naturaleza del subsuelo para fijar la profundidad de

desplante conveniente.

-Esfuerzos admisibles en la cimentación.

En todos los casos es indispensables conocer la naturaleza del subsuelo por medio de pozos a

cielo abierto, exploraciones con sondeadora, con posteadora o pulseta cuando menos.

Cuando no se cuente con estudios de mecánica de suelos completos parta estimar el esfuerzo

de contacto admisible en el terreno en que se deba desplantar la subestructura de un puente,

se podrá usar como orientación del criterio al respecto, la siguiente tabla.

Terreno Esfuerzo Admisible en kg/cm2

Mínimo Máximo

Suelos aluviales 0.5 1

Arcillas 1 4

Arena confinada 1 4

Grava 2 4

Arenas o gravas cementadas 5 10

Roca 5 -

-Criterios para la selección del claro más conveniente.

El costo del metro lineal de la subestructura (Losas planas, losas con 2 o 3 nervaduras)

aumenta muy lentamente y en forma casi lineal con el claro.



Se puede comprobar que el costo por metro lineal de las losas planas es sensiblemente igual

al de las losas nervaduras, debido a que la mayor cantidad de concreto de las losas planas se

compensa con el menor contenido de acero por metro cubico de concreto, y por el menor costo

de los moldes.

Se observan las siguientes reglas para la selección del claro más conveniente:

1. Por razones de economía.

a) Si el costo total de una pila, incluyendo el de su excavación, bombeo, ademes , etc.,

es mayor que el costo acumulado de los siguientes materiales:

10 m3 de concreto de f‟c = 200 kg/cm2

2400 kg de acero de refuerzo.

5 m3 de madera (De moldes y obra falsa)

Se adoptara el máximo claro compatible con la longitud del puente.

b) Si el costo total de la pila en condiciones antes dichas es menor que el costo de las

mismas cantidades de materiales anotadas antes, se adoptara el mínimo claro

compatible con los requisitos hidráulicos o de gálibos.

2. Por razones de funcionamiento.

Al seleccionar el claro de los tramos de un puente deben tenerse en cuenta las

dimensiones de los cuerpos flotantes o vehículos del tránsito inferior.

3. Por razones constructivas.

En lugares con limitaciones en la elevación de la rasante (ligas con calles de

poblaciones o tramos de caminos ya terminados) se podrá escoger un tramo menor que

el resultante según el punto 1 con el objeto de obtener un espesor adecuado de la

superestructura.

-Criterios para la selección del tipo de superestructura.

Dentro de los tipos de superestructura de concreto reforzado, comúnmente usadas

(losas planas y nervaduras), se recomienda en general el empleo de las losas con 2

nervaduras.

En claros de hasta 10.00 m (15.00m en losas aligeradas) y cuando la elevación de la

rasante este limitada (ligas con calles de población o tramos de caminos ya terminados)

se recomienda el empleo de la losa planas.

En general, las losas con 2 nervaduras, son más económicas que las de 3 nervaduras,

en consideración a lo siguiente:



a) Menor volumen de madera para la obra falsa.

b) Menor volumen de madera para los moldes

c) Menor numero de apoyos

d) Menor longitud y volumen de las pilas

e) Menor volumen de excavación para las pilas.

Conviene advertir que las losas con 2 nervaduras requieren cantidades ligeramente

mayores de acero que las de 3 nervaduras.

Cuando los costos y circunstancias son tales que significa más el ahorro en el importe

del acero, que el ahorro producido por los 5 factores anteriores, se usaran las losas con

3 nervaduras.

Otros comentarios adicionales empleados en el proyecto:

1. las especificaciones del área hidráulica recomienda que se tenga la información

correspondiente a la topografía, hidráulica, geológica, entre otras, del sitio donde estará

ubicada la estructura, que para nuestro caso se trata de un puente. Además,

recomienda tener datos hidrológicos de la zona en estudio, ya que son básicos para

poder determinar la longitud mínima del puente.

2. Se consideraron las cargas para proyecto de puentes, tomando como referencia las

cargas vivas tipo HS-20 y T3-R2-S4; debido a que son las más pesadas y equivalentes.

También se tomo en cuenta como carga tipio, la establecida para guarnición, parapeto y

banqueta.

3. Por lo que respecta a las cargas vivas, se ubicaron en la posición más desfavorable,

con el fin de producir los máximos esfuerzos en trabes, pilas y caballetes.

4. Dentro de las especificaciones de fuerzas longitudinales, se tomaron en cuenta las

fuerzas sísmicas, las fuerzas por presiones debidas el empuje de tierras y las fuerzas

eventuales.

5. Por lo que respecta a las combinaciones de cargas por grupos, solo se tomaron en

cuenta los grupos I y VII, con los cuales se diseñaron el caballete No. 1 y la pila No.2

con las cargas más desfavorables dentro de grupo correspondiente.

6. Los esfuerzos permisibles en la subestructura se tomaron en cuenta para el diseño del

cabezal, los estribos y la pila, con el propósito de tener un rango de seguridad.

7. La capacidad de cargas del terreno de cimentación de determino en el laboratorio. Para

determinar la estratigrafía del subsuelo y obtener las muestras necesarias para conocer

las características índices y propiedades mecánicas del subsuelo, se llevaron a cabo 2

sondeos del tipo mixto, alternando la ejecución de la prueba de penetración estándar

con el muestreo inalterado usando tubos tipo Shelby. Esta prueba se efectuó de

acuerdo a la norma ASTM-D1586. Que indica que debe hacerse hincado en el suelo

una herramienta estándar de 3.5 cm de diámetro interior y 5.08 cm de diámetro exterior,



por medio de la energía que le transmite la caída libre de un martinete de 63.5 kg de

peso, al dejarlo caer desde una altura de 76.00 cm. Durante su ejecución se consta el

número de golpes necesario para hincar la herramienta estándar una longitud de 30cm.

8. Las muestras de los materiales que se recuperaron del sondeo exploratorio se

sometieron a los ensayes de contenido natural de agua y clasificación visual y manual al

sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS).

9. El análisis de la socavación general del cauce se llevo a cabo mediante el criterio

propuesto por Lischtvan-Levediev evaluando previamente el tipo de cauce, el régimen

de la corriente los materiales del fondo y su diámetro medio seco de las partículas.

10. Para determinar la capacidad individual de las pilas se aplico la fórmula para suelos

puramente friccionantes, que establece el reglamento de construcción del departamento

del distrito federal.

11. Los materiales para la construcción del puente “Congreso – San Nicolás” serán

extraídos de bancos cercanos a la construcción y deberá cumplir las especificaciones

respectivas de los materiales a usarse.

12. La especificación por refuerzo cortante se tomo en consideración para el diseño de

trabes, cabezal, losa y columnas.

13. Para los límites para refuerzo en elementos a compresión, se tomo en cuenta el

porcentaje de acero mínimo y máximo para el armado longitudinal de las columnas, así

como el refuerzo lateral (Estribos).

14. El desarrollo del refuerzo se tomo en cuenta en el diseño de los elementos de concreto

reforzado calculando la longitud mínima de desarrollo, dependiendo del f‟c del concreto,

así como el diámetro de la varilla a usarse y dependiendo de los cortes de acero, según

los diagramas de momento.

15. Los empalmes en el refuerzo están especificados en cada uno de los planos

constructivos.

16. Las trabes y la losa se analizaron por la teoría de análisis elástico.

17. Para el diseño de los caballetes y la pila se tomo en cuenta el método de proyecto por

cargas de trabajo, tomando en consideración los esfuerzos permisibles de proyecto.

18. Los requisitos principales como son los esfuerzos por carga se servicio no excedieron

en ningún momento a los esfuerzos permisibles.

19. Los factores de carga tanto por Cm, Cv, I, entre otros, se aplicaron en el análisis para

determinar los esfuerzos máximos para el diseño de las trabes reforzada y pretensada.

20. Los esfuerzos permisibles se tomaron en cuenta para el proyecto del armado por

preesfuerzo.



21. Se tuvo gran cuidado en las perdidas por preesfuerzo, principalmente por fricción y las

perdidas por transferencia en el acero y el concreto.

22. El espaciamiento del acero de preesfuerzo es fundamental, ya que para poder

desarrollar su esfuerzo de diseño, deberá tener la adherencia adecuada, así como el

recubrimiento necesario del acero.

23. Se colocaron diafragmas en zonas intermedias o extremas de la trabe. En nuestro caso,

se colocaran diafragmas extremos e intermedios, para poder ligar lasa trabes para que

en conjunto con la losa trabajen como un solo elemento

24. El coeficiente sísmico, el factor de ductilidad y el factor de importancia fueron

determinados del manual de diseño de obras civiles por sismo de la comisión federal de

electricidad (C.F.E.), partiendo de la ubicación de la estructura.

25. El esfuerzo cortante permisible que se considero. Es el que establecen las normas

técnicas complementarias para diseño y construcción de estructura de concreto.

En resumen, el desarrollo de este proyecto se rige por las normas técnicas

complementarias (para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto, para

Diseño por Sismo y para Diseño y Construcción de Cimentaciones), por los Manuales

de Diseño de Obras Civiles por Sismo y por Viento de la Comisión Federal de

Electricidad (C.F.E.), por las distintas Normas y Especificaciones emitidas por la

Secretaría de Comunicaciones Transporte(S.C.T.), así como por las Normas Técnicas

de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTATIONS

OFFICIALS (AASHTO).



4.2. DATOS DEL PROYECTO.

La superestructura estará integrada por losas precoladas, sobre las cuales se colocara una

losa colada en sitio, que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de

carpeta asfáltica de 4 cm; que descansaran sobre 6 trabes de concreto reforzado AASHTO

tipo IV para el tramo de de 12.00 m y sobre 6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo

IV para el tramo de 24.00 m para 2 carriles de circulación de camión T3-S-2-R4.

Por lo que respecta a la subestructura estará integrada por tres apoyos; es decir, dos

caballetes (No. 1 y 3) y una Pila (No. 2); constituidos cada uno por tres pilastras de concreto

reforzado de sección circular con un diámetro de 1.20 m con una separación de 3.20 m, a

una elevación de desplante de 84.85 m para el caso de los caballetes y a 82.85 m para el

caso de la pila.

A continuación se menciona los datos principales y más importantes considerados en la

ejecución de este proyecto:

Datos Generales:



ANCHO DEL CABEZAL EN PILA 9.30 m

ANCHO DEL CABEZAL EN CABALLETE 9.70 m


CLARO 1: 24.00 m

CLARO 2: 12.00 m

ESPESOR DE LOSA: 0.20m







ANCHO DE PATIN SUPERIOR: 0.50 m

VOLADIZOS: 1.00 m

ANCHO DE GUANICION (ESTERIOR): 0.40 m

PESO DEL PARAPETO EXTERIOR: 0.38 Ton/m

PESO DELPARAPETO INTERIOR: 0.00 Ton/m

AREA DE DIAFRAGMA 1 1.65 m2

ANCHO DE BANQUETA 1.00 m

ESPESOR DE LA LOSA DE ACCESO 0.00 m

LONGITUD DE LA LOSA DE ACCESO 0.00 m

Vmax CARAGA VIVA 45.58

CARGA VIVA PEATONAL: 0.293 Ton/m2

No. DE CARRILES: 2.00

REDUCCION PORCARRILES: 1.00

TIPO DE CAMION: T3-S2-R4

No.DE COLUMNAS: 3

DIAMETRO DE COLUMNAS: 1.20 m

SOBRE ESPESOR DE CABEZAL: 0.00 Ton

BANCOS Y TOPES: 0.95 Ton



ESVIAJAMIENTO: 0.00o

RECUBRIMIENTO DEL CABEZAL: 0.08 m

RECUBRIMIENTO DE COLUMNAS: 0.08 m

ESTRIBOS: 4 RAMAS

ZONA SISMICA: B II

COEFICIENTE SIMICO: 0.30

FACTOR DE DUCTIBILIDAD: 1.00

FACTOR DE IMPORTANCIA: 1.50

CONCRETO PARA LA LOSA: 250 kg/cm2

GEOMETRIA DEL PUENTE

CALCULO DE CURVA VERTICAL

Se = 0.00 Ss= 0.00 0.00 0.00

Y = K x Y = D x / L D= 0.000 L= 49

PUNTO ESTACION X Y ELEV. ELEV.

4+ ENTRADA STC

P.T.V. 520.545 0.000 0.000 98.17 98.17

CAB 1 524.842 4.297 - 98.17 98.17

PIL 2 548.842 28.297 - 98.17 98.17

CAB 3 560.842 40.297 - 98.17 98.17

PUENTE "CONGRESO - SAN NICOLAS"

2 222




GEOMETRIA CABALLETE No.1

PUNTO X DIST KM x y ELEVACION ELEV. ELEV,

RADIAL 4+ RAS. ENTR, S / CURVA RASANTE

P.T.V. 520.545 0.000 0.000 98.17 98.17 98.17

CAB 1 524.842 4.297 - 98.17 98.17 98.17

PIL 2 548.842 28.297 - 98.17 98.17 98.17

CAB 3 560.842 40.297 - 98.17 98.17 98.17

A-1 -0.340 5.000 524.502 3.957 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00 DER.

E-1 -0.340 0.000 524.502 3.957 0.000 98.17 98.17 98.17 -2.00

I-1 -0.340 5.000 524.502 3.957 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00 IZQ.

BANCOS

A-2 0.000 5.000 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

B-2 0.000 4.000 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.05

C-2 0.000 2.400 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.080

D-2 0.000 0.800 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.110

E-2 0.000 0.000 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.17 -2.00

F-2 0.000 0.800 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.110

G-2 0.000 2.400 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.080

H-2 0.000 4.000 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.050

I-2 0.000 5.000 524.842 4.297 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

96.40

Cabezal

E.T.N. m

DESP. m

CABEZAL m

96.17

84.85

96.40




GEOMETRIA PILA No.2



P.T.V. 520.545 0.000 0.000 98.17 98.17 98.17

CAB 1 524.842 4.297 - 98.17 98.17 98.17

PIL 2 548.842 28.297 - 98.17 98.17 98.17

CAB 3 560.842 40.297 - 98.17 98.17 98.17

BANCOS

A-3 -0.320 5.000 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

B-3 -0.320 4.000 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.05

C-3 -0.320 2.400 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.08

D-3 -0.320 0.800 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.11

E-3 -0.320 0.000 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.17 -2.00

F-3 -0.320 0.800 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.11

G-3 -0.320 2.400 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.08

H-3 -0.320 4.000 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.05

I-3 -0.320 5.000 548.522 27.977 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

A-4 0.000 5.000 548.842 28.297 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

D-4 0.000 0.000 548.842 28.297 0.000 98.17 98.17 98.17 -2.00

I-4 0.000 5.000 548.842 28.297 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

A-5 0.320 5.000 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

B-5 0.320 4.000 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.05

C-5 0.320 2.400 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.08

D-5 0.320 0.800 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.11

E-5 0.320 0.000 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.17 -2.00

F-5 0.320 0.800 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.11

G-5 0.320 2.400 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.08

H-5 0.320 4.000 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.05

I-5 0.320 5.000 549.162 28.617 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

96.40

Cabezal

E.T.N. m

DESP. m

CABEZAL m

90.95

82.85

96.40




GEOMETRIA CABALLETE No.3



P.T.V. 520.545 0.000 0.000 98.17 98.17 98.17

CAB 1 524.842 4.297 - 98.17 98.17 98.17

PIL 2 548.842 28.297 - 98.17 98.17 98.17

CAB 3 560.842 40.297 - 98.17 98.17 98.17

BANCOS

A-6 0.000 5.000 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

B-6 0.000 4.000 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.05

C-6 0.000 2.400 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.08

D-6 0.000 0.800 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.11

E-6 0.000 0.000 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.17 -2.00

F-6 0.000 0.800 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.15 -2.00 0.11

G-6 0.000 2.400 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.12 -2.00 0.08

H-6 0.000 4.000 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.09 -2.00 0.05

I-6 0.000 5.000 560.842 40.297 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

A-7 0.640 5.000 561.482 40.937 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

D-7 0.640 0.000 561.482 40.937 0.000 98.17 98.17 98.17 -2.00

I-7 0.640 5.000 561.482 40.937 0.000 98.17 98.17 98.07 -2.00

96.40

Cabezal

E.T.N. m

DESP. m

CABEZAL m

90.95

84.85

96.40



4.3. ANÁLISIS LONGITUDINAL POR SISMO.

Se calculara la distribución de la fuerza, debido a sismo por la carga de la

superestructura.

La estructura está localizada en la zona sísmica B, con un suelo tipo II, por lo tanto,

según la regionalización sísmica de la república Mexicana del manual de la Comisión Federal

de Electricidad, obtenemos:

Coeficiente Sísmico (c) = 0.30

Factor de ductilidad (Q) = 2

Factor de Importancia = 1.5

Coeficiente sísmico de diseño=K= c = 0.30 = 0.15

Q 2

a) Determinación del peso de la superestructura ( cargas verticales)

1.- Tramo Largo:

Claro = 24.00 m.

Longitud total de trabe= 24.28 m.

Losa = 0.20 x 10.00 x 24.28 x 2.4 = 116.54 Ton.

Trabe = 0.497 x 6.00 x 24.28 x 2.4 =173.77 Ton.

Carp. Asfáltica = 0.12 x 7.2 x 24.28 x 2.4 = 46.15 Ton.

Par-Guar-Banq.= .86 x 2.00 x24.28 =41.76 Ton.

Diafragma = (1.6x1.35-0.20 (1.60-0.66)) x 0.30 x 2.40 x 5 x 3 =15.93 Ton.

Peso total tramo largo = 394.15 Ton.

2.-Tramo corto:



Claro = 12.00 m.

Longitud total de trabe = 12.28 m.

Losa = 0.20 x 10.00 x 12.28 x 2.4 = 58.94 Ton.

Trabe = 0.497 x 6.00 x 12.28 x 2.4 =87.89 Ton.

Carp. Asfáltica = 0.12 x 7.2 x 12.28 x 2.4 = 23.34 Ton.

Par-Guar-Banq.= .86 x 2.00 x12.28 =21.12 Ton.

Diafragma = (1.6x1.35-0.20(1.60-0.66)) x 0.30 x 2.40 x 5 x 3 =15.93 Ton.

Peso total tramo largo = 207.22 Ton.

Por lo tanto, el peso total de la superestructura es:

Peso total = peso total Tramo Largo + Peso total tramo corto

Peso total = 394.15 + 207.22

Peso total= 601.37 Ton.

Reacción C1 = 394.15 =197.08 Ton.

2

Reacción C1 = 394.15 + 207.22 =300.69 Ton.

2 2

Reacción C1 = 207.22 =197.08 Ton.

2

Peso total= 601.37 Ton.

Fuerzas sísmicas que actuaran:

Fs1 =Fuerza sísmica para el tramo largo.

Fs2= Fuerza sísmica para el tramo corto.

G = 160 Ton/m2 (modulo de cortante del Neopreno)

Fs1 = (Peso total tramo largo.) K = (394.15) x 0.15 = 59.12 Ton.

Fs2= (Peso total tramo corto.) K = (20.7.22) x 0.15 = 31.08 Ton.

b) Calculo de las rigideces de las placas de los apoyos.

En el eje de apoyos fijos; es decir, en los caballetes 1 y 3 se colocaran 6 placas de

neopreno de 40 x 30 4.2 cm. Y 2 placas individuales de 2 cm.de espesor.

En el eje de apoyos móviles; es decir, en la pila 2 se colocaran 12 placas de neopreno de

40 x 30 4.2 cm. Y 2 placas individuales de 2 cm.de espesor.



1. Claro de 24.00 m.

- Apoyo fijo.

K neopreno (f24) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m.

2 x 0.02

- Apoyo movil.

K neopreno (m24) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m.

2 x 0.02

2. Claro de 12.00 m.

-Apoyo fijo.

K neopreno (f12) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m.

2 x 0.02

-Apoyo movil.

K neopreno (m12) = 6 x 160 x 0.40 x 0.30 = 2880.00 Ton/m.

2 x 0.02

c) Calculo de la rigidez de los caballetes 1 y 3 y de la pila 2.

Para el cálculo de las rigideces en los caballetes 1 y 3 y la pila 2, emplearemos el siguiente

procedimiento:

Gráficamente, la estructura estará representada de la siguiente manera:

KC1 = 3EI KP2 = 3EI KC3=3EI

L3 L3 L3

C1 P2 C3

1. Obtencion de los elementos:

No. de pilas = 3 por cada apoyo

I= π r4 = 3.1416 x (0.60)4 = 0.1018 m4

4

Ec = 15000 f‟c = 15000 250 = 237171 Kg/cm2 = 2371710 Ton/m2

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

entonces:



KC1 = KC3= (3 x 2371710 x 0.1018) x 3 = 1406.63 Ton/m

(11.56) 3

KP2 = (3 x 2371710 x 0.1018) x 3 = 871.51 Ton/m

(131.56) 3

d) Calculo de los desplazamientos δ1, δ 2 y δ 3

Por equilibrio de fuerzas, compatibilidad de deformaciones y la relación entre fuerzas y

desplazamientos, se establecen las ecuaciones conocidas.

FS1 = δ1 K neop (f24) x KC1 + K neop (m24) (KP2 + K neop (m12)) - δ 2 K neop (m24) x K neop (m12)

K neop (f24) + KC1 + K neop (m24) +KP2 + K neop (m12) K neop (m24) + K neop (m12)+ KP2

FS2 = δ1 K neop (m24) x K neop (m12)) + δ2 K neop (m24) (KP2 + K neop (m12)) + K neop (f24) x KC3

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

Conociendo:

K neopreno (f24) = 2880.00 Ton/m





KC1 = KC3 = 1406.63 Ton/m

KP2 = 871.51 Ton/m

Sustituyendo valores, tenemos:

FS1 = δ1 2888.00 x 1406.63 + 2880.00 (871.51 + 2880.00) - δ 2 2880.00 x 2880.00

2880.0 + 1406.63 + 2880.00 +871.51 + 2880.00 2880.00 + 2880.00+ 871.51

59.12= δ1 (2574.30)- δ 2(1250.76)…………………………………………………….….(1)

FS2 = δ1 2880.00 x 2880.00 - δ 2 2880.00 (871.51+2880.00) + 2888.00 x 1406.63

871.51+2880.00+ 2880.00 871.51+2880.00+2880.00 1406.63 + 871.51

31.08= δ1 (-1250.76)- δ 2(2574.30)……………………………………………………...(2)

Multiplicando la ecuación No. 1 por 1250.76, obtenemos:



73944.93 = δ1 (3219831.47) – δ2 (1564400.58)…………………………………(3)

Multiplicando la ecuación No. 2 por 2574.30, obtenemos:

80009.24 = δ1 (-3219831.47) – δ2 (66247020.49)………………………………(4)

Sumando la ecuación No. 3 y 4, obtenemos:

153954.18 = δ2 (5062619.91)

δ2 = 5062619.91

153954.18

Por lo tanto, δ2 = 0.03440998 m.

Sustituyendo δ2 en ecuación No. 1, obtenemos:

59.12= δ1 (2574.30)- (0.03440998) (1250.76)

97.16 = δ1 (2574.30)

δ1 = 97.16

2574.30

Por lo tanto, δ2 = 0.0374058 m.

e) Cálculo de los desplazamientos en los apoyos de neopreno

δ neopreno (f24) = KC1 (δ1) KC1 + K neopreno (f24)

δ neopreno (f24) = 1406.63 (0.03774058) 1406.63 + 2880.0

δ neopreno (f24) = 0.012384328 m.

δ neopreno (m24) = (KP2 + K neopreno (m12))(δ1) - (K neopreno (m12)) (δ2)

KP2 + K neopreno (m12)+ K neopreno (m24)

δ neopreno (m24) = (871.51+2880.00)(0.03774058)-(2880.00)(0.03040998)

871.51+2880.00+2880.00

δ neopreno (m24)= 0.00814346 m.



δ neopreno (f12) = KC3 (δ2) KC3 + K neopreno (f12)

δ neopreno (f12) = 1406.63 (0.03040998) 1406.63 + 2880.0

δ neopreno (f12) = 0.00997884 m.

δ neopreno (m12) = (KP2 + K neopreno (m12))(δ2) - (K neopreno (m12)) (δ1)

KP2 + K neopreno (m24)+ K neopreno (m12)

δ neopreno (m12) = (871.51+2880.00)(0.03040998)-(2880.00)(0.03774058)

871.51+2880.00+2880.00

δ neopreno (m12) = 0.00081286 m.

f) cálculo de los desplazamientos en los cuerpos de la subestructura

δ1 = K neopreno (f12) (δ neopreno (f24)) KC1

δ1 = 2880.00 (0.012384328)

1406.63

δ1 = 0.02535625 m.

δ2= (K neopreno (m24) δ neopreno (m24))+ K neopreno (m12) (δ neopreno (m12)) KP2

δ2= (2880.00) (0.00814346)-(2880.00)(0.00081286)

871.51

δ2= 0.02959714 m.

δ3= K neopreno (f12) (δ neopreno (f12)) KC3

δ3= 2880.009 (0.00997884) 1406.63

δ3= 0.02043114 m.



g) cálculo de los desplazamientos máximos:

1. En neopreno (δn)

Para obtener este tipo de desplazamientos, se tomara el mayor de los desplazamientos de

neopreno, ya sea apoyo fijo; multiplicando por el factor de ductilidad (Q)

Considerando este criterio, tenemos:

δn = δ neopreno (f24) x Q

δn = 0.012384328 x 2

δn =0.02476866 m.

2. En la subestructura

Para obtener este tipo de desplazamientos, se tomara el mayor de los desplazamientos de

obtenidos para los cuerpos de la subestructura; multiplicando por el factor de ductilidad (Q)

Considerando este criterio, tenemos:

δ subestructura = δ2 x Q

δ subestructura = 0.02959714 x 2

δn =0.05919428 m.

h) Fuerzas sísmicas en las cabezas de los apoyos

la fuerza sísmica del caballete No.1 va a ser igual al desplazamiento de la subestructura

(pilastras ) por la rigidez del caballete No. 1

Fsis C1 = δ1 x KC1

Fsis C1 = 0.02535625 x 1406.63

Fsis C1 = 35.67 Ton

La fuerza sísmica de la pila No.2 va a ser igual al desplazamiento de la subestructura

(pilastras) por la rigidez de la pila No.2

Fsis P2 = δ2 x KP2

Fsis P2 = 0.02959714 x 871.51

Fsis P2 = 25.79 Ton



La fuerza sísmica del caballete No.3 va a ser igual al desplazamiento de la subestructura

(pilastras) por la rigidez del caballete No. 3

Fsis C3 = δ3 x KC3

Fsis C3= 0.02043114 x 1406.63

Fsis C3 = 28.74 Ton

Por lo tanto:

Fsis TOTAl = Fsisc1 + FsisP2+ Fsisc3

Fsis TOTAl = 35.67+25.79+28.74

Fsis TOTAl = 90.20 Ton

Comprobando Fsis TOTAl contra (fS1+fS2), tenemos;

fs1+fs2 = 59.12+31.08 = 90.20 Ton.

Entonces: fS1+fS2 = 90.20 Ton. = Fsis TOTAl = 90.20 Ton

Lo anterior quiere decir que el resultado es correcto.



4.4. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUPERESTRUCTURA

La superestructura del puente „Congreso - San Nicolás” estará integrado por los siguientes

elementos:

Parapeto de acero según proyecto tipo No. T-34.3.1

Guarnición y banqueta según proyecto tipo T-33.1.1

2 tramos de losa colada en sitio, uno de 24.00 m y otro de 12.00 m, apoyados sobre

losas precoladas que en conjunto tendrán un espesor de 20 cm, más un espesor de

carpeta asfáltica de 4 cm, en un ancho total de 10.00 m, con un ancho de calzada de

7.20 m para alojar 2 carriles de circulación para un camión del tipo T3-S-2-R4.

La carpeta asfáltica en conjunto con la losa tienen la función de permitir una superficie

de rodamiento optima para el tránsito que circulara; así como transmitir las cargas vivías

y las debidas a parapeto, guarnición y banquetas, de manera uniformemente

distribuidas a las trabes.

6 diafragmas transversales, 3 para cada claro; colocados uno a cada extremo y otro al

centro del claro.

6 trabes de concreto presforzado AASHTO tipo IV para el primer tramo, un claro de

24.00 m. las trabes estarán colocadas con una separación de 1.60 m de centro a centro,

con respecto de la otra.

6 trabes de concreto reforzado AASHTO tipo IV para el segundo tramo, un claro de

12.00 m. las trabes estarán colocadas con una separación de 1.60 m de centro a centro,

con respecto de la otra.

Los diafragmas tienen por objeto el mantener trabajando a las trabes en forma conjunta

con la subestructura y evitar que pierdan su posición original ante la presencia de un

desplazamiento lateral (sismo).

Las trabes tiene como principal función recibir las cargas transmitidas por la losa y los

diafragmas, para que a su vez sean transmitidas en forma de carga concentrada

directamente al cabezal (subestructura).

Por lo que respecta a las juntas; serán de dilatación tipo FREY-MEX T-50 o similar.

Los cables para izado serán cable tipo cascabel galvanizados serie 6-37 con alma de

acero con un diámetro de 1.91 cm.

En el eje de apoyos fijos; es decir, en los caballetes No 1 y 3 se colocaran 6 placas de

apoyo de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de neopreno integral ASTM

02240 con una dureza de 60, de 20x30x2 cm colocadas una en cada extremo del

cabezal, sobre el tope antisísmico.



En el eje de apoyos móviles; es decir, en la pila No. 2 se colocaran 12 placas de apoyo

de neopreno integral de 40x30x4.2 cm y 2 placas de apoyo de neopreno integral ASTM

con una dureza de 60 de 20x30xx2 colocadas una en cada extremo del cabezal, sobre

el topo antisísmico.



4.5. SUPERESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LA LOSA

DATOS GENERALES




CLARO DISEÑO 11.68 m

CLARO MINIMO. 11.68 m

ESPESOR DE LOSA: 0.20 m


RECUBRIMIENTO EN LOSA 0.05 m

TRABES: 1.35 m AASHTO tipo IV

No. TRABES: 6 Trabes


ANCHO PATIN SUPERIOR 0.50 m

ALMA DE LA TRABE 0.20 m

BULBO INFERIOR TRABE 0.20 m

VOLADIZOS: 1.00 m

ANCHO DE GUARNICION (EXTERIOR) 0.40 m

ANCHO DE GUARNICION (INTERIOR) 0.00 m

PESO DE PARAPETO EXTERIOR 0.38 Ton / m

PESO DE PARAPETO INTERIOR 0.00 Ton / m

PESO BANQUETAS 0.48 Ton / m

CONCRETO PARA LA LOSA 250 Kg / cm 2

2



DISEÑO DE LOSA DE CALZADA

La calazada consiste en una losa de concreto reforzado de 0.20 m de espesor y un ancho total de

10.00 m, la cual descansa en el sentido transversal sobre trabes de concreto presforzado AASHTO

tipo IV , quedando claros de 1.60 m, los extremos de la losa son voladizos de 1.00 m.

OBTENCION DE ELEMENTOS MECANICOS

a) Carga muerta (tramos intermedios)

Para el cálculo de la losa de tramos intermedios, la carga muerta estará constituida por el peso pro-

pio de la losa y el peso de la carpeta asfáltica, considerándo la futura capa de rodamiento.

Análisis de cargas

Peso propio de losa (wl) = 0.20 x 1.00 x 2.40 = 0.48 Ton / m

Peso carpeta asfáltica(wc) = 0.12 x 1.00 x 2.20 = 0.26 Ton / m

wcm = 0.74 Ton / m

Para calcular los momentos flexionantes en losas continuas con dos o mas claros, se empleará la

siguiente longitud efectiva de claro (S') :

S' = Distancia entre ejes - un medio del ancho del patin superior de la trabe.

S' = 1.35 m

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

Mcm = w x S' donde,

8 w= Peso total de carga muerta

S'= Longitud efectiva entre trabes (m)

Mcm = 0.74 x 1.35 = 0.17 ton - m (Isostático)

8

2

2



b) Carga viva (tramos intermedios)

La carga viva consistirá en el peso de la carga móvil que se prevée transitará por el puente, para el

análisis transversal de la losa, la carga móvil que rige para el diseño es la HS-20.

HS-20 = 32.67 Ton.

El momento flexionante por metro de ancho de losa se calculará de acuerdo al método propuesto

por las Normas Técnicas para el Proyecto de Puentes Carreteros (AASHTO).

Mcv = 3.28 ( 0.03125 (S') + 0.0195 ) P20 donde,


P20 = 7.26 Ton. (Peso rueda HS-20)

Mcv = 3.28 ( 0.013125 x 1.35 + 0.0195 ) x 7.26 = 1.47 Ton - m

La cantidad permisible en que se incrementan los esfuerzos se expresa como una fracción de los

esfuerzos por carga viva, y se determinará con la fórmula siguiente:

I = 15.24 donde,

S' + 38.10 I = Impacto en porciento (máximo 30 % )


I= 15.24 = 0.39 % ; I = 30%

1.35 + 38.10

Mcv + I = 1.47 x 1.30 = 1.91 Ton - m ( Isostático)

En losas continuas sobre tres o mas apoyos, se aplicará un factor de continuidad de 0.80 a los

momentos isostáticos, tanto para momento positivo como para momento negativo.

c) Momentos de diseño (Teoría elástica)

Momento Negativo (-MT) = ( Mcm + Mcv+I ) x 0.80

Momento Positivo (+MT) = ( Mcm + Mcv +I ) x 0.80

- MT = ( 0.17 + 1.91 ) X 0.80 = 1.66 Ton -m

+ MT = ( 0.17 + 1.91 ) X 0.80 = 1.66 Ton -m

2

2

2



d) Diseño a flexión

Las fórmulas empleadas en el diseño a flexión se basan en la teoria de que los esfuerzos de compresión

son resistidos por el concreto, mientras el acero de refuerzo resiste todos los esfuerzos de tensión.

Las constantes del concreto son las siguientes:

f 'c = Kg / cm fs = 2000 Kg / cm K = 14.18 Kg / cm

f c = Kg / cm n = 9.2 J = 0.90

n = Es/ Ec=

Es = Kg/cm²

Ec= 14000 ? f'c = 221359 Kg/cm²

a) Revisión del peralte efectivo

donde,

MT = Momento de diseño en kg - cm

K = 14.18

d = MT b = Ancho de la sección (100 cm)

K x b

k = = 1

1 + fs 1 +

n*fc ( 9.200 ) x(100)

d = x 100000 =

x 100 k =

K 0.315

3 3

J= 0.9

H= + 5 = 16 cm 20 cm

Por lo tanto el peralte efectivo sera:

d = 20 - 5 = 15 cm

b) Cálculo del area de acero

As = MT

fs x J x d donde,


fs = 2000 Kg / cm

j = 0.90

d = 15 cm

1

2000

0.9

9.211

2039000

250

100

J = 1 - = 1 - =

0.31507

1.66

14.18

10.82

10.82

d + r =

2

2

2

2

22



Refuerzo principal perpendicular al tránsito

1.- Parrilla Superior (- MT )

As = 1.66 x 100000 = 6.15 cm

2000 x 0.90 x 15

Proponiendo Varillas del 4C as = 1.27 cm

Separacion entre Varillas

S = as x 100

As

Varillas 4C @ 20 cm

2.- Parrilla Inferior (+ MT )

As = 1.66 x 100000 = 6.15 cm

2000 x 0.90 x 15



S = as x 100

As

Varillas 4C @ 20 cm

2

2

2

2

2

2



e) Acero de refuerzo por distribución

El acero de refuerzo por distribución, según las normas AASHTO para el proyecto de puentes carreteros,

se colocará en el lecho inferior, transversalmente a la dirección del refuerzo principal y está determinado

nado por la siguiente expresión:

% distribución = 121 máximo 67 % donde,

S' S' = 1.35 m

Por lo tanto,

% distribución = 121 = 104 % 67 % Rige 67 %

1.35

As distribución = 0.67 x 6.15 = 4.12 cm


S = as x 100

As dist.

Varillas 4C @ 30 cm

Como mínimo el acero por distribución se recomienda tenga un area de 6 cm / m, lo cual equivale a

utilizar Vars. de # 4C @ 20 cm, utilizando acero con límite elástico de 4200 Kg / cm .

Por lo tanto,

Varillas 4C @ 20 cm

2

2

2

2

2



f) Revisión de Voladizos

Se analizará el voladizo considerando que la banqueta se construye en 2da. Etapa, ya que es mas

desfavorable considerar la carga viva del camión HS-20.

100

40 60

40 30.5

P = 7.26 Ton

20

135

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

del extremo del voladizo.

1.- Análisis de carga muerta

a) W losa = 0.20 x 1.00 x 2.40 = 0.48 Ton

b) W Parapeto = 0.38 Ton

c) Wcarpeta asfáltica = 0.12 x 0.60 x 2.20 = 0.16 Ton



2.- Momentos de carga muerta

M Losa = 0.48 x 0.50 = 0.24 Ton - m

M Parapetos = 0.38 x 0.800 = 0.30 Ton - m

M Carpeta asfáltica = 0.16 x 0.300 = 0.05 Ton - m

Mcm = 0.59 Ton - m

3.- Análisis de carga viva

P = 7.26 Ton Peso de la rueda HS - 20

Impacto = 30 %

Mcv + I = 7.26 x 0.295 x 1.30 = 2.78 Ton - m

Reduciendo los esfuerzos por eventualidad obtenemos :

Mcv + I = 2.78 = 1.85 Ton - m

1.50

Mcv + I = 1.85 Ton - m

Cuando el refuerzo principal es perpendicular a la dirección del tránsito, cada carga por rueda se

distribuirá de acuerdo con la siguiente fórmula:

E = 0.80 X + 1.143 donde,

E = Ancho de distribución

X = Distancia en metros desde la carga

hasta el punto de apoyo.

Por lo tanto,

E = 0.80 x 0.295 + 1.143 = 1.38 m

McvIE = 1.85 = 1.34 Ton - m

1.38



4.- Momento de diseño para voladizo

Mt vol. = Mcm + McvIE

Mt vol. = 0.59 + 1.34 = 1.93 Ton - m

Mt vol. = 1.93 Ton - m

2

2

2

2

2

2

2

fs = 1343 ( 1 + Mcm ) < 1800 kg/cm2

3F Mcv+I

fs = 1343 ( 1 + 0.59 ) = 1343 (1 + 0.59 ) = 1474.40 Kg/cm2 < 18000 Kg/cm2

3( 1.50 )* 1.34 6.03

Por lo tanto, fs en zona es aceptable.



5.- Diseño a Flexión




f 'c = 250 Kg / cm fs = 2000 Kg / cm K = 14.18 Kg / cm

f c = 100 Kg / cm n = 9.2 J = 0.90

a) Revisión del peralte efectivo

d = MT donde,

K x b MT = Momento de diseño en kg - cm

K = 14.18

b = Ancho de la sección (100 cm)

d = 1.93 x 100000 = 11.67 + 4 = 16 cm 20 cm

14.18 x 100

b) Cálculo del area de acero

As = MT donde,

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

fs = 2000 Kg / cm

j = 0.90

d = 17 cm

2

2

2

2

2



As = 1.93 x 100000 = 6.31 cm

2000 x 0.90 x 17



S = as x 100

As

Varillas 4C @ 20 cm

c) Refuerzo por temperatura

El refuerzo mínimo por temperatura, según las normas AASHTO para el proyecto

de puentes carreteros lo obtenemos de la siguiente manera.

As temperatura = 0.0025 b d

donde,

b = Ancho de análisis (100 cm )

d = Peralte efectivo = 17 cm

Por lo tanto,

Astemp. = 0.0025 x 100 x 17 = 4.25 cm



S = as x 100

As

Varillas 4C @ 30 cm

2

2

2

2



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



ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES.

DATOS GENERALES













ALMA DE LA TRABE 0.20 m


VOLADIZOS: 1.00 m






CONCRETO PARA LA LOSA 250 Kg / cm

CONCRETO PARA LA TRABE 250 Kg / cm

MOMENTO CARGA VIVA T3-S3 65.83 Ton-m / carril

CORTANTE CARGA VIVA T3-S3 28.56 Ton / carril

AREA 0.497 m2

RECUBRIMIENTO DE TRABE 0.08 m

REFUERZO PRINCIPAL 8C 5.07

No. VARILLAS 10 8.04

CENTRO GRAVEDAD 0.15 m

DISEÑO DE TRABE REFORZADA

2

2



DISEÑO DE TRABE REFORZADA

Una viga puede definirse como un elemento estructural que descansa sobre apoyos situados generalmente

en sus extremos y que soporta cargas transversales.

Para nuestro caso consideraremos una viga T, es decir, una parte de la losa trabajara conjuntamente con la

trabe. Para el dimensionamiento del patin superior será el menor de las tres condicionnes siguiente:

a) Separacion entre Trabes (m)

b) Un cuarto del claro (m)

c) Seis veces el espesor de la losa hacia cada lado, mas el propio ancho de la trabe (m)

Sustituyendo obtenemos:

a) m

b) m

c) m


a) Analisis de carga muerta.

w p Losa = 0.20 x 1.80 x 1.00 x 2.40 = 0.86 Ton/m

w p trabe = 0.497 x 1.00 x 2.40 = 1.19 Ton/m

w Carpeta asfáltica = 0.12 x 1.67 x 1.00 x 2.20 = 0.44 Ton/m

w Diafragmas = 0.30 x 1.15 x 1.40 x 2.40 = 1.16 Ton

w Parapetos y banq. = ( 0.86 x 2 ) / 6 = 0.29 Ton/m

w Carga muerta de Servicio = ( 0.44 + 0.29 ) = 0.73 Ton/m

b) Momentos de diseño para carga muerta

El momento flexionante isóstatico por carga repartida estará determinado por la siguiente expresión:

M = w x l

8 donde,

w= Peso por metro

l= Longitud efectiva entre apoyos

1.60

2.92

2.90

2

2

2

2



Considerando una longitud efectiva entre apoyos de 11.68 m, obtenemos :

M Peso propio Trabe = 1.19 x 11.68 = 20.29 Ton-m

8

M Losa + diafragma = 0.86 x 11.68 + 1.16 x 11.68 = 18.05 Ton-m

8 4

M Cm de servicio = 0.73 x 11.68 = 12.45 Ton-m

8

c) Analisis de carga viva

La carga viva consistirá en el peso de la carga móvil que se prevée transitará por el puente :

Utilizando 1 camión

M maximo = 65.83 Ton/m / carril

Factor de concentración Aashto

S = S = 1.60 = 0.87 / rueda.

6.0' 1.83 1.83



I = 15.24 donde,

L + 38.10 I = Impacto en por ciento (máximo 30 % )

L= Longitud entre apoyos

I= 15.24 = 31 % I = 30%

38.10 + 11.68

T3-S3

2

2

2



d) Momento de diseño para carga viva.

Mcv + I = 65.83 x 0.87 x 1.30 = 37.23 Ton-m/Trabe

2

e) Resumen de elementos mecanicos

Mpp = Ton - m

M losa + diaf. =

Mcms =

Mcv + I =

f) Calculo de area de acero requerido

= cm

x 0.9 x

Proponiendo Varillas as = cm

No. Vars. =

No. Vars. = =

Colocaremos

10

120

VARILLAS 8C

40.75

88.02 Ton - mMT =

As = 8802000

2000

8C 5.07

Ton - m

Ton - m

Ton - m

40.75

AS

as

20.29

5.07

8.04

18.05

37.23

12.45

2

2



REVISION DE ESFUERZOS

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

Mpp + Ml+diaf.= Ton - m

d = 3834000 = + 8 = cm 135 cm

13.58 x 20

Esfuezo de fatiga de traccion

fs = M

fs = = Kg / cm

x 0.9 x

2) Etapa servicio (Mcms + Mcv + I)

Mcms + Mcv + I.= Ton - m

d = 4968000 = + 8 = cm cm

13.58 x 20

Esfuezo de fatiga de traccion

fs = M

fs = = Kg / cm

x 0.9 x

907.304968000

50.70

120

120.00

135.25 143

As x J x d

155

As x J x d

127

50.70

3834000 700.20

49.68

118.81

38.34

2

22

22

2222

22222222

2222222222222222



3) Esfuerzos acumulados

Etapa inicial = Kg / cm

Etapa de servicio = Kg / cm

Kg / cm

fs perm.= Kg / cm

Kg / cm Kg / cm

ESFUERZOS ACEPTABLES !

4) Revision de esfuerzos como viga

a) Profundidad del eje neutro (Kd)

2 n As d + b t

( 2 x 8.7 x x ) + ( 160 x 20 )

( 2 x 8.7 x ) + ( 2 x 160 x 20 )

cm

Si kd 20 cm Se considera viga "T"

Si kd 20 cm Se considera viga rectangular

cm 20 cm

SE CONSIDERA VIGA " T "

kd = 25.75

2 n As + 2 b t

25.75

50.70 140

50.70

kd =

kd =

1607.50 2000

700.20

907.30

1607.50

2000

22

2222

22222222

2222222222222222

2222222222222222 22222222222222222222222222222222

2

2



b) Paso de la resultante de compresiones (z)

z =

z = 20 x ( 3 x - 2 x 20 )

3 x ( 2 x - 20 )

z = cm

c) Brazo del par resistente (Jd)

Jd = d - z

Jd = - = cm

Jd = cm

d) Fatiga de traccion (fs)

fs =

fs = = Kg / cm

x

fs perm.= Kg / cm

Kg / cm Kg / cm20001314.03


132.12

As x J x d

M

8802000

50.70

1314.03

2000

25.75

7.88

140 7.88 132.12

132.12

3 ( 2kd - t )

t ( 3Kd - 2 t )

25.75

22222222222222222222222222222222

2222222222222222

2222222222222222 22222222222222222222222222222222

22222222222222222222222222222222

22222222222222222222222222222222



e) Fatiga de compresion (fc)

fc = ( fs / n x kd )

fc = ( / 8.7 ) x = Kg / cm

-

fc perm.= Kg / cm

Kg / cm Kg / cm

REVISION POR CORTANTE

a) Cortante de carga muerta

V Losa = x =

V Trabe = x =

V cms = x =

V diaf. = x =

Vcm = =

2

Vcm =

37.61 18.81 Ton

18.81 Ton

Ton

Ton

Ton

1.16 3 3.48 Ton

10.56

14.61

0.73 12.28 8.96

0.86 12.28

1.19 12.28

34.04 100

140 25.75

34.04

100

d - kd


1314.03 25.7522222222222222222222222222222222

22222222222222222222222222222222

2222222222222222 222222222222222222222222222222222222222222222222 22222222222222222222222222222222



b) Cortante de carga viva

Utilizando 1 camión T3-S3 fc =

Vcv + I = x x =

Vcv + I =

+ =

Ton

Proponiendo Estribos de 4C en 2 ramas

S =

S = x x x 0.9 x 140 = cm

Se colocaran estribos del 4C de 2 ramas @ 15 , debido a que el concreto contribuye a tomar parte del cortante

ESTRIBO DE 4C DE 2 RAMAS @ cm15

as x fs x J x d

VT

1.27 2

Ton

16.34 Ton / trabe

35150

Ton

VT = 35.15

2000

VT = 18.81 16.34 35.15

18

0.44

28.56 0.44 1.30 16.34



ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES.

DATOS GENERALES









TRABES: 1.35 m AASHTO tipoIV




VOLADIZOS: 1.00 m





CONCRETO PARA LA LOSA 250 Kg / cm

CONCRETO PARA LA TRABE 350 Kg / cm

AREA 0.497 m2

INERCIA 0.103 m4

CENTROIDE 0.615 m

No. TORONES 26 24.16

HUMEDAD RELATIVA 80 %

TRANSFERENCIA 0.80 f'c



DISEÑO DE TRABE PREESFORZADA

2

2



4.6. ANÁLISIS Y DISEÑO DE TRABES.

DISEÑO DE TRABE PREESFORZADA.

Calculo de los elementos geométricos de la trabe AASTHO “TIPO” IV

De acuerdo con las características del proyecto se propone utilizar para el tramo más largo una

trabe AASHTO TIPO IV, con un peralte de 1.35 m; los materiales que se utilizaran para su

construcción serán: Concreto con un f‟c= 350 kg/cm2 y de acero de refuerzo f‟y=4000 kg/cm2 y

de preesfuerzo con f‟y=19,000 kg/cm2.

Sección simple.


Yc= 305837.44 = 61.49 cm

4974

Ssup = 10297668.84 = 140085.28 cm3

135-61.49

Sinf = 10297668.84 = 167469.00 cm3

61.49

Ys = 135-61.49 =73.51

Yi=61.49 cm.

Suponiendo que la losa y la trabe trabajan como una misma sección, se considera esta como

una viga Tee, por lo que se calcula sus elementos mecánicos suponiéndola como sección

compuesta considerada una sección entre trabes de 1.60 m, espesor de losa de 0.20 m y de

peralte de la trabe que es de 1.35 m.

Sección compuesta



Como la losa tiene un f;c=250 kg/cm2 y la trabe un f‟c=350kg/cm2 tratándose de diferentes

resistencias del concreto se homologan para poder trabajar con una sola sección.

b‟= 250 x 160 = 135.22 cm

350

Para inercia de figura No. 2 S= I por lo tanto I = S X D

D

I = 73.51 x 140085.28 = 10297668.93 cm4




Yc= 697989.26 = 90.30 cm

7678.40

Yc = 90.30 cm

Modulo de sección superior de todo el elemento:

Ssup = 22608123.90 = 349430.04 cm3

155-90.30

Sinf = 226008123.90 = 250366.82 cm3

90.30

Y‟s = 155 - 90.30 = 64.70 cm

Ys = 135 – 90.30 = 44.70 cm

Yi = 90.30 cm

Modulo de sección superior de la trabe:

Ssup = 22608123.90 = 505770.58 cm3

135 – 90.30


a) Analisis de carga muerta.

wp Losa = 0.20 x 1.67 x 1.00 x 2.40 = 0.80 Ton/m

wp trabe = 0.497 x 1.00 x 2.40 = 1.19 Ton/m

w Carpeta asfáltica = 0.12 x 1.67 x 1.00 x 2.20 = 0.44 Ton/m

w Diafragmas = 0.30 x 1.15 x 1.40 x 2.40 = 1.16 Ton

w Parapetos y banq. = ( 0.86 x 2 ) / 6 = 0.29 Ton/m

w Carga muerta de Servicio = ( 0.44 + 0.29 ) = 0.73 Ton/m

2

2

2

2

b) Momentos de diseño para carga muerta

El momento flexionante isóstatico por carga repartida estará determinado por la siguiente expresión:

M = w x l

8

donde,

w= Peso por metro

l= Logitud efectiva entre apoyos

2

2

2

2



Considerando una longitud efectiva entre apoyos de 23.68 m, obtenemos :

M Peso propio Trabe = 1.19 x 23.68 = 83.41 Ton-m

8

M Losa + diafragma = 0.80 x 23.68 + 1.16 x 23.68 = 62.94 Ton-m

8 4

M Cm de servicio = 0.73 x 23.68 = 51.17 Ton-m

8

c) Analisis de carga viva

La carga viva consistirá en el peso de la carga móvil que se prevée transitará por el puente :

Utilizando 1 camión T3-S2-R4 tipo I de 72.5 Ton, de peso total.

M maximo = 243.04 Ton/m / carril

Factor de concentración Aastho

S = S = 1.60 = 0.95 / rueda.

5,5' 1.68 1.68



I = 15.24 donde,

L + 38.10 I = Impacto en por ciento (máximo 30 % )

L= Longitud entre apoyos

I= 15.24 = 25 % I = 30%

38.10 + 23.68

2

2

2



c) Momento de diseño para carga viva.

Mcv + I = 242.64 x 0.95 x 1.25 = 144.07 Ton-m

2

d) Relacion de modulos

Relación de módulos = E losa

E trabe

E losa = 14000 250 = 221359.4 kg / cm

E trabe = 14000 350 = 261916 kg / cm

Relacion de modulos = 221359 = 0.85

261916

e) Propiedades Geometricas.

Sección Simple Sección compuesta

Area (A ) = 0.497 m Area (A ) = 0.769 m

Inercia ( I ) = 0.103 m Inercia ( I ) = 0.226 m

Centroide ( C ) = 0.615 m Centroide ( C ) = 0.910 m

Modulo de Seccion Inferior ( Si ) = 0.167 m Modulo de Seccion Inferior ( Si ) = 0.248 m

Modulo de Seccion Superior ( Ss ) = 0.140 m Modulo de Seccion Superior ( Ss ) = 0.514 m

Proponiendo 26 torones : 1a. Cama = 12 Torones

2a. Cama = 12 Torones

3a. Cama = 2 Torones

C.G. = 0.08 m 4a. Cama = 0 Torones

Excentricidad = 0.54 m

2

2

4

2

3

3

4

2

3

3



f) Perdidas de Presfuerzo.

Perdidas Totales:

Ft = SH + ES + CRc + CRs

Donde :

Ft = Perdidas totales.

SH = Pérdidas por Contracción

ES = Pérdidas por acortamiento elastico

CRc = Pérdidas por escurrimiento Plástico del concreto

CRs = Pérdidas debidas a la relajación del concreto

1) PERDIDAS POR CONTRACCION (SH)

SH = 17,000 - 150 RH

RH = Humedad relativa = 80 %

SH = 17,000 - 150 ( 80 ) = 5000 / 14,22 = 351.62 Kg/cm

SH = 351.62 Kg/cm

2) PERDIDAS POR ACORTAMIENTO ELASTICO (ES)

ES = ( Es / Eci ) f cir

Es = 10 x 28 = 28,000,000 / 14,22 = 1969058 Kg/cm

Eci = 33 W f'ci W = 2,4 Peso volumetrico del concreto

1 lb = 0,456 Kg = 0,000456 Ton , 1 Ton = 2192 lb

1 pie = 0,3048 m , 1 m = 3,28 pie 1 m = 35,32 pie

2

2

26

3/2

3 3



Por lo tanto,

2,4 ton / m x 2192,98 lb = 149 lb/pie

35.32 pie

W = 149 lb/ pie

fci = 350 x 0.80 = 280 x 14.22 = 3981.6 lb/pulg

Eci = 33 x 149 3981.60 = 3787234 /14,22 = 266332 Kg/cm

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

Considerando 26 torones

N = 26 x 19000 x 0.69 x 0.987 = 336429 Kg = 336.43 Ton.

fcir = + 83.41 - 336.43 - 336.43 x 0.54 = -1191.38 Ton/m

0.191 0.497 0.191

fcir = -119.14 Kg/cm

ES = ( 1969058.00 ) 119.14 = 880.83 Kg/cm

266331.50

ES = 880.83 Kg/cm

333

3

3

2

3/22

2

2

2

2



3) PERDIDAS POR ESCURRIMIENTO PLASTICO ( CRc )

CRc = 12 fcir - 7 fcds

Donde:

fcds = Esfuerzo medio del concreto en el centro de gravedad del acero bajo carga muerta total (excluyendo peso propio)

fcds = + 114.11 - 336.43 - 336.43 x 0.54 = -1030.65 Ton/m

0.191 0.497 0.191

fcds = -103.07 Kg/cm

CRc = 12 ( 119.14 ) - 7 ( 103.07 ) = 708.19 Kg/cm

CRc= 708.19 Kg/cm

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

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

CRs = 5000 - 0,10 ( 12525.40 ) - 0,05 ( 5000 + 10070.46 ) = 2993.937 Lb/pulg

CRs = 210.54 Kg/cm

5) PERDIDAS TOTALES

Ft = SH + ES + CRc + CRs

Ft = 351.62 + 880.83 + 708.19 + 210.54 = 2151.18 Kg/cm

Fs = 2151.18 Kg/cm

2

2

2

2

2

2

2

2

2



Fs = 2151.18 Kg/cm

N / Toron = ( 0,75 x 19000 - 2151.18 ) x 0,987 = 11941.54 Kg

N / Toron = 11.94 Ton.

Según AASTHO, Fs = 45000 lb/pulg = 3165 Kg/cm

N / Toron = ( 0,75 x 19000 - 3165.00 ) x 0,987 = 10940.90 Kg

N / Toron = 10.94 Ton

REVISION DE ETAPA INICIAL

M peso propio = 83.41 Ton - m

Perdidas por acortamiento elastico = 880.83 Kg/cm

N / Torón = ( 19,000 x 0.75 - 880.83 ) x 0.987 / 1000 = 13.20 Ton

fi = -1801.80 Ton / m

f act. = -1302.34 Ton / m f perm.= -1680.00 Ton / m

% = -22.48 %

2 2

2

22

22 2222

2



REVISION POR CORTANTE

a) Cortante de carga muerta

V Losa = x =

V Trabe = x =

V cms = x =

V diaf. = x =

Vcm = =

2

Vcm =

b) Cortante de carga viva

Utilizando 1 camión T3-S2-R4 fc =

Vcv + I = x x =

Vcv + I =

+ =

Ton

1.16 3 3.48 Ton

Ton

0.73 24.28 17.72 Ton

0.48

1.25 27.35

69.51 34.76 Ton

34.76 Ton

Ton

27.35 Ton / trabe

VT = 34.76 27.35 62.11 Ton

45.58 0.48

VT = 62.11

0.80 24.28 19.42 Ton

1.19 24.28 28.89



Proponiendo Estribos de 4C en 2 ramas

S =

S = x x x 0.9 x 140 = cm


ESTRIBO DE 4C DE 2 RAMAS @ cm

1.27 2 2000 10

as x fs x J x d

VT

62110

15



TRABE CRITICA

ETAPA M si F ACUM Ss F ACUM

Ton - m m Ton / m Ton / m m Ton / m Ton / m

PRESFUERZO -1629.81 572.78

PESO PROPIO 83.41 0.167 499.46 -1130.35 0.140 595.79 - 23.01 -

LOSA + DIAFRAGMA 62.94 0.167 376.89 -753.46 0.140 449.57 - 472.58 -

CARGA MUERTA SERVICIO 51.17 0.248 206.33 -547.13 0.514 99.55 - 572.13 -

CARGA VIVA 144.07 0.248 580.93 33.80 0.514 280.29 - 852.42 -

Esfuerzos permisibles de Concreto (Ton / m )

a) Al tensar

Compresion = 6.00 f'ci = -1680.00 Ton / m

Tension = 16.0 f'ci = 267.73 Ton / m

b) En operación

Compresión = 4.00 f´c = -1400.00 Ton / m

Tensión = 8.00 f'c = 149.67 Ton / m

PERDIDAS TOTALES = 2151.18 Kg/cm

N/Toron = 11.94 Ton.

fi = + 146.35 195.24 N 0.54 150 Ton / m

0.167 0.248 0.497 0.167

N = 1513.61 288.31 Ton

5.25

No Torones = 288.31 24.15 26 Torones

11.94

fs = - N + N x e

A Ss

fs = - 310.44 310.44 0.54

0.497 0.140

fs = 572.78 Ton / m

2

2

2

2

22

+ - - N x= +

2

=

=

+x

22

2 2 2 233

2



Se revisara los esfuerzos en la trabe considerando el anclaje de los torones de un metro adelante

del enductado y tomando el paño exterior de la trabe como referencia del enductado,

Mx = w x ( L - x )

x Mcm Mcv No. N e Esf. Sup. Esf. Inf.

( m ) (Ton-m) (Ton-m) Torones ( Ton ) (m) ( Ton/m2) ( Ton/m2)

11.84 146.49 195.56 26 310.44 0.53 -876.21 55.88

8 131.08 174.99 26 310.44 0.53 -726.12 -119.34

7 122.01 162.88 24 286.56 0.54 -659.66 -115.81

6 110.85 147.98 22 262.68 0.54 -595.02 -117.45

5 97.60 130.29 20 238.80 0.55 -492.97 -157.16

4 82.26 109.81 18 214.92 0.55 -389.32 -204.90

3 64.83 86.55 14 167.16 0.56 -299.15 -159.68

2 45.31 60.49 8 95.52 0.57 -244.62 -2.99

1 23.70 31.64 8 95.52 0.57 -34.13 -248.72

POR LO TANTO,

PARA 6 TORONES DEL No. 1 = 100






ENDUCTADO DE TORONES DE PRESFUERZO

REVISION DE ESFUERZOS


2



4.7. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS.

DATOS GENERALES




CLARO LARGO: 24.00 m

CLARO CORTO: 12.00 m








ANCHO PATIN INFERIOR: 0.66 m

VOLADIZOS: 1.00 m

CONCRETO PARA DIAFRAGMAS: 250 Kg / cm

fc (Kg / cm ) 100 Kg / cm

2

22



4.8. ANÁLISIS Y DISEÑO DE DIAFRAGMAS.

Los diafragmas son partes importante de la superestructura y son los elementos estructurales

que están colocados en forma transversal a las trabes y tienen la función principal de mantener

unidas a las trabes y evitar los desplazamientos entre estas; para que de esta manera, las

trabes mantengan la separación de diseño una respecto de la otra.

Para este proyecto en particular, se colocaron 6 diafragmas en total; es decir, 3 por claro. Los

diafragmas se colocaron de la siguiente manera: uno en cada uno de los extremos de ambos

claros y uno al centro de cada claro. El espesor de estos diafragmas será de 30 cm y su altura

será de 115 cm (Desde la parte interior de la losa hasta la parte superior del peralte del patín

inferior de la trabe). Cada diafragma está ligado a las trabes en el sentido transversal mediante

una varilla de 6 C lisa o corrugada galvanizada unida a un perno de acero galvanizado de 30

cm de longitud con rosca en los extremos, donde es colocada una rondana galvanizada con

una tuerca hexagonal galvanizada de 3.5 x 3.0 x 1.6 colocada a 6 toneladas de presión. Esto

está alojado dentro de unos ductos de 3.2 cm, de diámetro que se dejan preparados en la parte

inferior de los diafragmas colocados en campo.

Debido a que los diafragmas no trabajan a flexión, a torsión, ni están sujetos a un cortante, solo

se diseñaron por especificación.

-Refuerzo por temperatura.

El refuerzo mínimo por temperatura, según las normas AASHTO para el proyecto de puentes

carreteros lo obtenemos de la siguiente manera.

As temperatura= 0.0025 b d

Donde,

b= Ancho de análisis (100 cm)

Considerando un recubrimiento de 5 cm, se tiene que:

D= Peralte efectivo = 25 cm.

Por lo tanto,

As temperatura=0.0025 x 100 x 25 = 6.25 cm2

Proponiendo Varillas 4 C as=1.27 cm2

Separación entre Varillas S = as x100

As

S = 1.27 x 100 = 20.32 = 20 cm



6.25

Varillas 4C @ 20 cm. En ambos sentidos

Croquis de detalle de refuerzo típico en diafragmas



4.8. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE LA SUBESTRUCTURA

Los caballetes No. 1 y 3 del “Puente Congreso - San Nicolás, son los soportes extremos de la

superestructura que cargaran parte proporcional del claro No. 1 (24.00 m) para el caso del

caballete No 1 y la parte proporcional del claro No. 2 (12.00 m) para el caso del caballete No 3.

La altura mínima de las caballetes está regida por los requisitos de accesibilidad para el

mantenimiento de la superestructura y las exigencias de libramiento vertical (Gálibos) para los

puente sobre los ríos.

La superficie superior de los caballetes (Cabezal) debe tener la longitud y el ancho adecuado

para alojar los apoyos de la superestructura del puente (Trabes).

Para análisis de esfuerzos y estabilidad, las reacciones de las cargas que actúen sobre la

superestructura, deben combinarse con las que actúan directamente con la infraestructura. Las

reacciones longitudinales dependen del tipo de apoyo, ya sea fijo o de expansión.

Los caballetes No. 1 y 3 se conformaran de los siguientes elementos estructurales cada uno:

Cabezal.

3 pilastras.

6 bancos de apoyo.

2 topes antisísmico laterales

Diafragma.

Aleros.

Por lo que respecta al soporte intermedio de la subestructura; es decir, la Pila No. 2 del puente

Congreso – San Nicola, es el que cargara la parte proporcional de cada uno de los claros de la

superestructura; es decir; la parte proporcional del claro No. 1 (24.00 m) y parte proporcional

del claro No. 2 (12.00m).

Al igual que para el caso de los caballetes, la altura mínima de la pila está regida por los

requisitos de accesibilidad para el mantenimiento de la superestructura y las exigencias de

libramiento vertical (Gálibos) para puentes sobre los ríos y la superficie superior de la pila

(Cabezal), debe tener la longitud y el ancho adecuado para alojar los apoyos de la

superestructura del puente (Trabes).

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

Cabezal.



3 pilastras.

12 bancos de apoyo.

2 topes antisísmico laterales

Cabezal

El cabezal es un elemento estructural que se encuentra localizado entre la superestructura y

las pilastras y tienen las siguientes características: el correspondiente a los caballetes No. 1 y 3

tienen un ancho de 1.28 m por 1.00 m de altura y una longitud de 9.70 m; mientras que el

correspondiente a la pila No. 2 tiene un ancho de 1.40 m por 1.20 de altura y una longitud de

9.30 m.

El cabezal tiene la función de recibir las cargas totales de la superestructura y a su vez,

transmitirlas uniformemente a las pilastras, para que estas a su vez las trasmitan a la

cimentación.

Pilastras

Las pilastras también forman parte de la subestructura y serán de sección circular con una

diámetro de 1.20 m con una altura de 12.36 m (Medida desde el nivel de desplante hasta la

intersección con el cabezal). Las pilastras transmitirán las cargas totales al terreno, desde

donde estas son desplantadas.

Cabe mencionar que debido al tipo de terreno que se encuentra donde se desplanta la

estructura, y de acuerdo a los resultados que presentan el estudio de mecánica de suelos,

determinamos que las pilastras no requieren duna cimentación adicional; por lo que, se

desplantara directamente sobre terreno natural.

Bancos de apoyo

Los bancos de apoyo, como su nombre lo indica, serán los apoyos directos de la

superestructura. Sobre estos apoyos se colocaran unas placas de neopreno sobre las cuales

descansaran directamente las trabes tipo AASHTO. Sus dimensiones son de 0.40 m de largo

por 0.30 m de ancho, con una altura variable.

Topes antisísmico laterales

Estos tienen la función de amortiguar el efecto del sismo lateral que se efectuara a las trabes

tipo AASHTO. Estos topes estarán colocados uno a cada extremo del cabezal y sus

dimensiones son de 0.30 m de largo por 0.78 m de ancho, con una altura de 0.25 m para los

apoyos correspondientes a los caballetes No. 1 y 3, y de 0.30 m de largo por 1.40 m de ancho,

con una altura de 0.25 m para los apoyos correspondientes a la pila No. 2.



4.9. SUBESTRUCTURA DATOS DEL CABALLETES. (ESTRIBO)

DATOS GENERALES

ANCHO TOTAL 10.00 m

ANCHO DE CALZADA 7.20 m

ANCHO DEL CABEZAL 9.70 m

LONGITUD TOTAL 36.00 m

CLARO DE DISEÑO 24.28 m

ESPESOR DE LOSA 0.20 m

ESPESOR DE CARPETA 0.12 m

No. TRABES 6

SEPARACION ENTRE TRABES 1.60 m

AREA DE TRABE 0.497 m2

PERALTE TRABE 1.35 m

AREA DE DIAFRAGMA 1.65 m2

PESO DE PARAPETOS 0.86 ton

ANCHO DE BANQUETA 1.00 m

ESPESOR LOSA DE ACCESO 0.00 m

LONGITUD LOSA DE ACCESO 0.00 m

Vmax CARGA VIVA 45.58 ton

CARGA VIVA PEATONAL 0.293 ton/m2

No. CARRILES 2.00

REDUCCION POR CARRILES 1.00

TIPO DE CAMION T3-S2-R4

No.COLUMNAS 3

DIAMETRO COLUMNAS 1.20 m

SOBRE ESPESOR CABEZAL 0.00 ton

BANCOS Y TOPES 0.95 ton

ESVIAJAMIENTO 0.00 °

RECUBRIMIENTO EN CABEZAL 0.08 m

RECUBRIMIENTO EN COLUMNAS 0.08 m

ESTRIBOS 4 Ramas

ZONA SISMICA B II

COEFICIENTE SISMICO 0.30

FACTOR DE DUCTILIDAD 1.00

FACTOR DE IMPORTANCIA 1.50



4.10. SUBESTRUCTURA ANALISIS Y DISEÑO DE LOS CABALETES (ESTRIBO).

1. DISEÑO DE CABALLETE DE CONCRETO REFORZADO

Los caballetes, además de ser soportes de la estructura, tienen la función adicional de

contener la tierra de relleno de los accesos (Terraplén de acceso). Los caballetes del

puente Congreso – San Nicolás serán de concreto reforzado y serán desplantados cada

uno de ellos directamente sobre estratos constituidos de arena fina compacta color gris

claro con grava y boleo a la elevación de 83.00 m.

El cálculo consta de:

Datos generales: Estos datos han sido mencionados en el inciso anterior y

contienen todos los datos necesarios para el cálculo de caballete.

Cargas: Se consideraron dos tipo cargas, las verticales y las horizontales; dentro

de las verticales se considero la carga muerta de la superestructura (losa, trabes,

carpeta asfáltica, parapeto, guarnición, banqueta y diafragma), la carga viva de

acuerdo al tipo de vehículos que circularan por el puente, así como la carga viva

peatonal y el peso propio del caballete (Pilastras, cabezal, aleros, diafragmas y

bancos de apoyo). Dentro de la cargas horizontales se considero el empuje de

tierras en dos modalidades; esto es, empuje de tierras sin sobre carga y empuje de

tierras con una sobrecarga de 0.60 m.

Sismo: Se calculo la fuerza sísmica por carga muerta que actúa al nivel del terreno

natural, partiendo de la ubicación de la estructura y el tipo de suelo.

Análisis estructural: Para realizar el análisis del cabezal, se hizo empleo de

programa de análisis estructural “SAP2000”, que corresponde a un programa de

análisis estructural de SAP 2000 editado por Computers and Structures, Inc. 1995

University Avenue Berke ley, California 94704 USA

Criterios de diseño: Es importante señalar que para efectos de análisis, solo se

analizara el Caballete No, 1 por ser el más desfavorable; esto debido a que en

comparación con el caballete No. 3, el peso que recibe de la estructura es mucho

mayor, por corresponderle el claro largo que es de 24.00 m, mientras que el

caballete No. 3 recibirá el peso de la superestructura correspondiente al claro corto

que es de 12.00m.



A) DESCRIPCIÓN

El caballete se diseñara para soportar media superestructura de 6 trabes de concreto presforzado de 24.28 m

de claro, con losa de concreto reforzado de 10.00 m de ancho total, que permite el paso de 2 bandas de

circulacion de camion T3-S2-R4

B) ANALISIS DE CARGAS.

1) Carga muerta

Losa = 0.20 x 10.00 x 12.14 x 2.40 = 58.27 Ton

Trabe = 0.497 x 6.00 x 12.14 x 2.40 = 86.88 Ton

Carp. Asfaltica = 0.12 x 7.20 x 12.14 x 2.20 = 23.08 Ton

Par.,guarn. y banq.= 0.86 x 2.00 x 12.14 = 20.88 Ton

Diafragma = 0.50 x 5.00 x 1.50 x 2.40 = 9.00 Ton

Losa de Acceso = 0.00 x 0.00 x 9.20 x 2.40 = 0.00 Ton

Rcm = Ton

2) Carga viva + Impacto

Considerando un camion en 2 carriles de circulacion

Rcv = 45.58 x 2 x 1.00 x 1.24 = 113.04 Ton

Rcv + I = Ton

Carga viva peatonal = 0.293 x 2.00 x 12.14 = 7.11 Ton

Rcvp = Ton

3) Peso propio, cabezal y muro

1.28 x 1.00 x 9.70 x 2.40 = 29.80 Ton

7.11

198.11

REVISION DE CAPACIDAD DE CARGA DEL CABALLETE DE CONCRETO REFORZADO

T3-S2-R4

113.04

Peso cabezal =



Peso de sobrespesor = Ton

Peso diaf. Y mesula = ( 0.52 + 0.00 ) x 9.70 x 2.40 = 12.11 Ton

Peso bancos = Ton

Peso aleros = 5.17 x 0.25 x 2.00 x 2.40 = 6.20 Ton

49.06 Ton

4) Peso columnas

w columnas = 3.1416 x 0.60 x 9.46 x 2.40 = 25.68 Ton

w columnas = 25.68 x 3.00 = Ton

77.04 Ton

1 ) REACCION DE CARGA MUERTA (Rcm) = Ton

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

3 ) PESO PROPIO CAB. ( Wpp) = Ton

4 ) PESO DE COLUMNAS (W Col.) = Ton

Ton

Pil

Ton / Pil

Cap. Carga Resistente = 200.00 Ton / Pilastron

Cap. Carga actuante = 148.12 Ton / Pilastron

77.04

444.36

3

148.12

ESFUERZOS CORRECTOS !

0.00

0.95

49.06

77.04

120.15

RESUMEN DE CARGAS

Wpp =

Wcol. =

198.11

2



2.-OBTENCION DE LOS ELMENTOS MECANICOS

Para obtener los elementos mecánicos del marco que forman las pilas con el cabezal, se hizo

empleo de programa de análisis estructural “SAP2000”, que corresponde a un programa de

análisis estructural de SAP 2000 editado por COMPUTERS AND STRUCTURES, Inc. 1995

UNIVERSITY AVENUE BERKE LEY, California 94704 USA

El modelo del marco que forma las pilas con el cabezal, sobre el cual descansan las trabes con

su respectiva carga, es el siguiente:



Combinaciones de carga para análisis estructural:

COMB. 1 = 1.5 (CM+Cv+i + ET)

COMB. 2 = 1.3 (CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 3 = 1.3 (CM + ET + 0.333Sx + Sy)

COMB. 4 = 1.3 (0.75CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 5 = 1.3 (0.75CM + ET + 0.333Sx + Sy)

Dónde:

CM : Carga muerta de los elementos estructurales (superestructura, cabezal, bancos, topes, etc)

Cv+i : Carga viva e impacto

ET : Empuje de tierras ocasionado por el terraplén y conos de derrame

Sx : Sísmo transverzal aplicado en el cabezal del marco

Sy : Sísmo longitudinal aplicado en el marco

P: Carga muerta de las Trabes

W= 5.06 t/m

P= 53.03 t/m

ET = FV= 231.24 t/m

ET = MD= 526.71 t/m

Sx 74.94 t/m

Sy= 24.98 t/m

ELEMENTO CM COMB. 1 COMB. 2 COMB. 3 COMB. 4 COMB. 5

Mmax+ 49.31 12.84 25.33 85.76 32.92 89.43

Mmax- 9.87 64.1 119.28 129.55 102 175.49

Vmax * 61.38 79.79 148.77 142.77 105.65 125.43

Mmax 4.64 6.03 -10.88 -139.01 -50.32 -137.51

Vmax 2.25 2.94 5.27 162.76 56.15 162.03

N 0.73 0.95 1.71 31.91 11.25 31.66

* La fuerza cortante en el cabezal se tomó al paño de la columna.

CABEZAL

COLUMNA

ELEMENTOS MECÁNICOS OBTENIDOS DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL



ESTRUCTURA :

ANCHO TOTAL 10.00 m

ANCHO DE CALZADA 7.20 m

ANCHO DEL CABEZAL 9.70 m

LONGITUD TOTAL 36.00 m

CLARO DE DISEÑO 24.28 m

b1 0.64 1.28 ESPESOR DE LOSA 0.20 m

b2 0.34 1.20 ESPESOR DE CARPETA 0.12 m

b3 0.30 No. TRABES 6 Trabes

b3' 0.00 SEPARACION ENTRE TRABES 1.60 m

b4 0.00 AREA DE TRABE 0.497 m²

b5 3.26 PERALTE TRABE 1.35 m

b6 0.00 PESO DE DIAFRAGMA 1.650 ton

b7 1.20 PESO DE GUARNICIÓN 0.86 ton

b8 0.00 ANCHO DE BANQUETA 1.00 m

ESPESOR LOSA DE ACCESO 0.00 m

HT 12.18 13.28 LONGITUD LOSA DE ACCESO 0.00 m

h1 6.00 10.56 Vmax CARGA VIVA 45.58 ton

0.00 CARGA VIVA PEATONAL 0.293 ton/m²

h2 4.56 No. CARRILES 2.00

h3 1.00 REDUCCION POR CARRILES 1.00

h4 1.72 TIPO DE CAMION T3-S2-RA

No.COLUMNAS 3

h5 0.00 DIAMETRO COLUMNAS 1.20 m

h6 0.00 SOBRE ESPESOR CABEZAL 0.00 ton

h7 0.45 BANCOS Y TOPES 0.95 ton

h8 0.00 ESVIAJAMIENTO 0.00 °

h9 0.00 RECUBRIMIENTO EN CABEZAL 0.08 m

h10 0.00 RECUBRIMIENTO EN COLUMNAS 0.08 m

Ea 0.25 MOMENTO MAXIMO ( - ) CABEZAL 175.49 Ton-m 175.49

Em 0.30 MOMENTO MAXIMO ( + ) CABEZAL 89.43 Ton-m

CORTANTE MAXIMO CABEZAL 148.77 Ton

ESTRIBOS 4 Ramas

ZONA SISMICA B II




CAPACIDAD DEL TERRENO 200 ton/m²

LONGITUD DE ZAPATA 0.00 m

RECUBRIMIENTO EN ZAPATAS 0.00 m

DISEÑO DE CABALLETE

TEZIUTLAN - PUEBLA

CONGRESO-SAN NICOLAS



A) DESCRIPCIÓN

El caballete se diseñara para soportar media superestructura de 6 trabes de concreto presforzado de 24.28 m


circulacion de camión T3-S2-RA


1) Carga muerta

Losa = 0.20 x 10.00 x 12.14 x 2.40 = 58.27 Ton

Trabe = 0.497 x 6.00 x 12.14 x 2.40 = 86.88 Ton


Par.,guarn. y banq.= 0.86 x 2.00 x 12.14 = 20.88 Ton


Losa de Acceso = 0.00 x 0.00 x 9.20 x 2.40 = 0.00 Ton

Rcm = Ton


Considerando un camion en 2 carriles de circulación

Rcv = 45.58 x 2 x 1.00 x 1.24 = 113.04 Ton

Rcv + I = Ton


Rcvp = Ton

DISEÑO DE CABALLETE DE CONCRETO REFORZADO

T3-S2-RA

113.04

7.11

198.02




1.28 x 1.00 x 9.70 x 2.40 = 29.80 Ton

Peso de sobrespesor = 0.00 Ton

Peso diafragma = ( 0.52 + 0.00 ) x 9.70 x 2.40 = 12.11 Ton

Peso bancos = Ton

Peso aleros = 5.17 x 0.25 x 2.00 x 2.40 = 6.20 Ton

Peso de muro = 0.00 x 0.98 x 0.30 x 2 x 2.4 = 0.00 Ton

49.06 Ton

4) Peso columnas



85.98 Ton





C) DISEÑO DEL CABEZAL

Para el diseño del cabezal, se analizará un marco con cargas puntuales P y una carga uniforme W donde:

P = Pcm + Pcv+i Pcm= = 33.00 ton Pcv+i= 20.03 ton

6 trabes 6 trabes

P = 16.05 + 10.13 = 53.03 Ton A1 = 1.13 m² I1 = 0.10 m

W= Wpp/Log. Cabezal= 49.06 5.06 Ton/m A2 = 1.28 m² I2 = 0.11 m

9.70

0.95

49.06

85.98

120.15

85.98

RESUMEN DE CARGAS

Wcol. =

Peso cabezal =

Wpp =

198.02

120.15198.02

2

2

22

4

24

=



D) DISEÑO A FLEXION DEL CABEZAL




f 'c = 250 Kg/cm² fs = 2000 Kg/cm²

f c = 100 Kg/cm² n = Es/ Ec= 9.211

Es = 2039000 Kg/cm²

Ec= 14000 ? f'c = 221359 Kg/cm²

ELEMENTOS MECANICOS (DE LA CORRIDA EN SAP 2000)

M max ( - ) = 175.49 Ton-m

M max ( + ) = 89.43 Ton-m

V max = 148.77 Ton

1) Revisión del peralte efectivo

Dónde:


d= 2 x MT b = 128 cm

K x J x b x fc

1 + fs 1 +

n*fc ( 9.211 ) x(100)

d= 2 x 137.74 x 100000 K = 0.315326

14.11 x 0.895 x 128 x 100

K 0.315

3 3

J= 0.895

H= d + r = 87.33 + 8 = 95.33 cm < 100 cm

Ok, el peralte propuesto del cabezal es adecuado y se tomará como H= 100 cm

=

K =

0.895

1

2000

J = 1 - =

=

1 -

87.33

1



2) Cálculo del area de acero para momento negativo

PARRILLA SUPERIOR

As = MT

fs x J x d

donde,


fs = 2000 Kg/cm²

j = 0.895

d = H - r = 100 - 8 = 92 cm

As = 175.49 x 100000 = 106.56 cm²

2000 x 0.895 x 92

Proponiendo Varillas del 10C as = 7.92 cm²


Numero de Varillas

As

as

14 10C

22 8C

Varillas

Varillas

No. Vars. =



Considerando el area de acero minima para flexión, obtenemos :

As min.= 14 = 0.0033 b d

fy

As min.= 0.0033 x 128 x 92 = 38.86 cm

Proponiendo Vars. 8C as = 5.07 cm

No. Vars. = As

as

8 8C

RIGE ACERO POR FLEXIÓN: Se colocarán 14 varillas del 10C, lo cual es mayor que el acero mínimo.

3) Cálculo del area de acero para momento positivo

PARRILLA INFERIOR

As = MT

fs x J x d

donde,


fs = 2000 Kg/cm²

j = 0.895

d = 92 cm

Varillas

PARRILLA SUPERIOR

2222

22222222

22



As = 89.43 x 100000 = 54.00 cm

2000 x 0.90 x 92



Numero de Varillas

No. Vars. = As

as

7 10C

11 8C

Considerando el area de acero minima para tension, obtenemos :

As min.= 14 = 0.0033 b d

FY

As min.= 0.0033 x 128.00 x 92 = 38.86 cm


No. Vars. = As

as

8 8C Ok


Varillas

Varillas

PARRILLA INFERIOR

Varillas

22

2222

22222222

22

2222

22222222



E) REVISION POR CORTANTE

V= P = = 12.63 kg / cm

b x d 128 x 92

Vperm.= 0.3 f'c = 4.74 kg / cm

12.63 kg / cm > 4.74 kg / cm

REQUIERE REFUERZO POR CORTANTE !

Considerando que es tomado totalmente por los estribo obtenemos :

Si estribos de 4C en 4 ramas as = 1.27 cm

S = -0.5

S=( 1.27 )x( 4) x ( 2000 ) x ( 0.90 ) x ( 92 ) -0.5= 5 cm

148770

ESTRIBOS 4C EN 4 ramas @ 5 cm

Se colocaran estribos del 4C de 4 ramas @ 10 , debido a que el concreto contribuye a tomar parte

del cortante

Vmax

as x No. ramas x fs x J x d

148770

2

2 22

22

2222



F) DISEÑO DE LA COLUMNA

EMPUJE DE TIERRAS ( Grupo I )

El empuje de materiales confinados por metro lineal se determina con la siguiente formula :

Teoria de Rankine :

PT = h (1 - sen )

(1 + sen )

Donde,

= 1.60 ton / m 3

= 33.42° (Angulo de reposo

de relleno comun, talud 1.5:1)

PT = 1.6 h (1 - sen 33.42° )

(1 + sen 33.42° )

PT = 1.6 x 0.286 x h

PT = 0.458 x h

Si,

ET = PT h

2

ET = 0.229 ( h ) 2

ug

u

g

u



1) Empuje de tierras en las columnas exteriormente

P1 = 0.458 x 0.60 = 0.27 Ton / m2

ET1 = 0.27 x 2.72 = 0.73 Ton

P2 = 0.458 x 2.72 = 1.25 Ton / m2

ET2 = 0.229 x 2.72 = 1.69 Ton

P3 = 1.52 Ton / m2

ET3 = 1.52 x 10.56 = 16.05 Ton

ET4 = 0.229 x 10.56 = 25.54 Ton

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

ET1 = 0.73 x 9.70 = 7.08 Ton

ET2 = 1.69 x 9.70 = 16.39 Ton

ET3 = 16.05 x 1.20 x 1.50 x 3.00 = 86.67 Ton

ET4= 25.54 x 1.20 x 1.50 x 3.00 = 137.92 Ton

3) Elementos mecanicos

CONCEPTO FUERZA (Ton) BRAZO (m) MOMENTO (Ton-m)

ET1 7.08 11.92

ET2 16.39 11.47

ET3 86.67 5.28

ET4 137.92 3.52

Ton-m1215.48

84.39

485.48

187.99

457.62

2

22



Para una columna

FV = 198.02 + 120.15 + 49.06 + 85.98 = 453.21 Ton

FV cm = 333.06 x 1.30 = Ton

FV cv = 120.15 x 2.17 = Ton

FV TOTAL = 693.71 Ton

FV = 693.71 = 231.24 Ton / columna

3

Mmax = 1215.48 = 405.16

3

FV = 231.24 Ton / columna

Mmax = 405.16

a) Grupo VII

La estructura esta localizada en la zona sísmica B , con un suelo tipo II , por lo tanto,

según la regionalizacion sísmica de la Republica Mexicana del manual de la Comisión Federal de

Electricidad obtenemos:

0.30

2

1.50

Coeficiente Sismico =

Factor de ductilidad =

Factor de Importancia =

G) DISEÑO DE LA COLUMNA ( Transversal )

Ton - m / columna

Ton - m / columna

432.98

260.73



a) Obtencion de Fuerza Sísmica

R cm = 198.02 Ton

R cab. = 49.06 Ton

R col. = 85.98 Ton

333.06 Ton

Fza Sísm. Super.= 1.50 x 0.30 x = Ton

Fza Sísm. col = 1.50 x 0.30 x = Ton

Por lo tanto,

P = 33.00 Ton A1 = 1.13 m I1 = 0.10 m

w = 5.06 Ton/m A2 = 1.28 m I2 = 0.11 m

P1 = 28.66 Ton

FUERZAS DE SISMO TRANSVERSAL Fst= 74.94 ton

F Sis. Transv. Sup.= 55.59 Ton

F Sis. Transv. cab.= 19.35 Ton

F Sis. Transv= 74.94 Ton

19.35

2

247.08

2

85.98

55.59

22

22

22 2

2

2

22 22 22 22 22

2222

3

3

22

22

2 222222222 2

22

2 2222

2

22

2

22

4

24

3

3

22

22

2 222222222 2

22

2 2222

2

22

2

22

4

24



H) DISEÑO DE LA COLUMNA

EMPUJE DE TIERRAS ( Grupo I ) (CARGA VIVA)

El empuje de materiales confinados por metro lineal se determina con la siguiente formula :

Teoria de Rankine :

PT = h (1 - sen )

(1 + sen )

Donde,

= 1.60 ton / m 3

= 33.42° (Angulo de reposo

de relleno comun, talud 1.5:1)

PT = 1.6 h (1 - sen 33.42° )

(1 + sen 33.42° )

PT = 1.6 x 0.286 x h

PT = 0.458 x h

Si,

ET = PT h

2

ET = 0.229 ( h ) 2

ug

u

g

u



1) Empuje de tierras en las columnas exteriormente

P1 = 0.458 x 0.60 = 0.27 Ton / m2

ET1 = 0.27 x 2.72 = 0.73 Ton

P2 = 0.458 x 2.72 = 1.25 Ton / m2

ET2 = 0.229 x 2.72 = 1.69 Ton

P3 = 1.52 Ton / m2

ET3 = 1.52 x 10.56 = 16.05 Ton

ET4 = 0.229 x 10.56 = 25.54 Ton

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

ET1 = 0.73 x 9.70 = 7.08 Ton

ET2 = 1.69 x 9.70 = 16.39 Ton

ET3 = 16.05 x 1.20 x 1.50 x 3.00 = 86.67 Ton

ET4= 25.54 x 1.20 x 1.50 x 3.00 = 137.92 Ton

3) Elementos mecanicos

CONCEPTO FUERZA (Ton) BRAZO (m) MOMENTO (Ton-m)

ET1 7.08 11.92

ET2 16.39 11.47

ET3 86.67 5.28

ET4 137.92 3.52

ET5 0.00 3.15

Ton-m

84.39

485.48

187.99

457.62

1215.48

0.00

2

22



Para una columna

FV = 198.02 + 120.15 + 49.06 + 85.98 = 453.21 Ton

FV cm = 333.06 x 1.30 = Ton

FV cv = 120.15 x 2.17 = Ton

FV TOTAL = 693.71 Ton

FV = 693.71 = 231.24 Ton / columna

3

Mmax = 1215.48 = 405.16

3


Mmax = 405.16

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


MD cm = 405.16 x 1.30 = Ton - m / columna

MD cv = 0.00 x 2.17 = Ton - m / columna

MD T = 526.71 Ton - m / columna


MD = 526.71 Ton - m / columna

Ton - m / columna

526.708

0.00

Ton - m / columna

432.98

260.73



a) Grupo VII




0.30

2

1.50


R cm = 198.02 Ton

R cab. = 49.06 Ton

R col. = 85.98 Ton

333.06 Ton



Por lo tanto,

PARA UNA COLUMNA

Fza. Sismica. Sup.= 55.59 = 18.53 Ton

3

Fza. Sismica col. = 19.35 = 6.45 Ton

3

Fza. Sismica col. = 24.98 Ton/col

G) ANALISIS DE LA COLUMNA ( Longitudinal )

55.59

2

85.98 19.35




2

247.08

22

22

22 2

2

2

22 22 22 22 22

2222

3

3

22

22

2 222222222 2

22

2 2222 3

3

22

22

2 222222222 2

22

2 2222



MOMENTO DE SISMO LONGITUDINAL POR COLUMNA

h = 11.06 m

M Sis. Long. Col.= 24.98 x 11.06 = 276.28 Ton - m

M Sismo Long. Col.= 276.28 Ton - m / col

24.98 ton/col

10.56

Mcol= 276.28 ton-m/col

1.0

(Dimenciones en metros)

Fuerza Sísmica Longitudinal



EMPUJE DE TIERRAS 405.16 Ton-m

MOMENTO TRANSVERSAL 74.94 Ton-m

MOMENTO LONGITUDINAL 276.28 Ton-m

FUERZA VERTICAL TRANSV. 316.37 Ton

FUERZA VERTICAL LONG. 94.91 Ton

FUERZA VERTICAL CM TRANSV. 109.51 Ton AXIAL DE CM

FUERZA VERTICAL CM LONG. 109.51 Ton

FACTOR DE DUCTILIDAD TRANSV. 3

FACTOR DE DUCTILIDAD LONG. 2

CONCRETO 250 Kg/cm2

ACERO DE REFUERZO 4200 Kg/cm2

DIAMETRO DE COLUMNAS 1.2 m

AREA DE ACERO 202.80 cm2

DIAMETRO DE VARILLAS 8C

No. DE VARILLAS 40


COMB. 1 = 1.5 (CM+Cv+i + ET)

COMB. 2 = 1.3 (CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 3 = 1.3 (CM + ET + 0.333Sx + Sy)

COMB. 4 = 1.3 (0.75CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 5 = 1.3 (0.75CM + ET + 0.333Sx + Sy)

Dónde:



ET : Empuje de tierras ocasionado por el terraplén y conos de derrame




Mmax+ 49.31 12.84 25.33 85.76 32.92 89.43

Mmax- 9.87 64.1 119.28 129.55 102 175.49

Vmax * 61.38 79.79 148.77 142.77 105.65 125.43

Mmax 4.64 6.03 -10.88 -139.01 -50.32 -137.51

Vmax 2.25 2.94 5.27 162.76 56.15 162.03

N 0.73 0.95 1.71 31.91 11.25 31.66



DATOS DEL SISMO

AXIAL DE SISMO

CABEZAL

COLUMNA



M Transv. = 74.94 = 24.98 Ton-m

3.00

M long. = 276.28 = 138.14 Ton-m

2.00

M Transv. Diseño = 447.30 Ton-m P = 316.37 Ton

M Long. Diseño = 543.35 Ton-m P = 94.91 Ton

SISMO TRANVERSAL

a) Condicion No. 1 (+)

M = Ton-m

P = + 316.37 = 425.88 Ton

b) Condicion No. 2 (-)

M = Ton-m

P = - 316.37 = -206.86 Ton

SISMO LONGITUDINAL


M = Ton-m

P = + 94.91 = 204.42 Ton


M = Ton-m

P = - 94.91 = 14.60 Ton

REVISION DE COLUMNAS

447.30

109.51

447.30

109.51

543.35

109.51

543.35

109.51



ELEMENTOS DE DISEÑO

F´c = Mpa

Fy = Mpa

Diametro col.= 1200 mm

Diam. Vars. = 8C mm

No. vars. 40

ELEMENTO EMPUJE TIERRA

1a. 2a. 1a. 2a.

MOMENTO 4388.01 4388.01 5330.26 5330.26

FUERZA 4177.88 -2029.30 2005.36 143.23

TRANSVERSAL LONGITUDINAL

1a

5167.03

2268.46

24.51

411.76



A) DESCRIPCIÓN

El Pila se diseñara para soportar una superestructura de 6 trabes de concreto reforzado de 23.68 m




1) Carga muerta claro 1

Losa = 0.20 x 10.00 x 12.14 x 2.40 = 58.27 Ton

Trabe = 0.497 x 6.00 x 12.14 x 2.40 = 86.88 Ton


Par. y Guar. Int. = 0.00 x 2.00 x 12.14 = 0.00 Ton

Par. y Banq. Ext. = 0.86 x 2.00 x 12.14 = 20.88 Ton


Rcm = Ton


Losa = 0.20 x 10.00 x 6.14 x 2.40 = 29.47 Ton

Trabe = 0.497 x 6.00 x 6.14 x 2.40 = 43.94 Ton





Rcm = Ton

Rcm = Ton


Considerando un camion T3-S2-R4 en 2 carriles de circulacion

Rcv = 45.58 x 2 x 1.00 x 1.30 = 118.51 Ton

Rcv = Ton

REVISION DE CAPACIDAD DE CARGA DE LA PILA DE CONCRETO REFORZADO

118.51

104.64

302.75

198.11




Rcvp = Ton


1.40 x 1.20 x 9.30 x 2.40 = 37.50 Ton


Peso bancos = Ton

38.45 Ton

4) Peso columnas



75.39 Ton





Ton

Pil

Ton / Pil

Cap. Carga Resistente = 200.00 Ton / pilastron

Cap. Carga actuante = 181.94 Ton / pilastron

545.81

3.00

181.94

¡ESFUERZOS CORRECTOS!

129.22

75.39

RESUMEN DE CARGAS

302.75

Peso cabezal =

10.71

0.00

0.95

Wpp =

Wcol. =

38.45

75.39

2



2.-OBTENCION DE LOS ELMENTOS MECANICOS

Para obtener los elementos mecánicos del marco que forman las pilas con el cabezal, se hizo

empleo de programa de análisis estructural “SAP2000”, que corresponde a un programa de

análisis estructural de sap 2000 editado por Computers and Structures, Inc. 1995 University Avenue

Berke ley, California 94704 USA

El modelo del marco que forma las pilas con el cabezal, sobre el cual descansan las trabes con

su respectiva carga, es el siguiente:




COMB. 1 = 1.5 (CM+Cv+i + ET)

COMB. 2 = 1.3 (CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 3 = 1.3 (CM + ET + 0.333Sx + Sy)

COMB. 4 = 1.3 (0.75CM + ET + Sx + 0.333Sy)

COMB. 5 = 1.3 (0.75CM + ET + 0.333Sx + Sy)

Dónde:





P: Carga muerta de las Trabes

W= 4.13 t/m

P= 72 t/m

Sx 84.32 t/m

Sy= 33.14 t/m


Mmax+ 1.95 14.27 203.89 64.26 205.26 65.63

Mmax- 5.64 20.52 214.19 74.98 212.52 73.61

Vmax * 7.79 106.52 106.25 42.77 108.38 40.03

Mmax -0.18 -4.37 -232.78 77.53 -232.78 77.53

Vmax 0.87 2.15 242.41 80.74 242.41 80.73

N 0.214 0.53 38.45 120.8 38.44 12.8


CABEZAL

COLUMNA




b1 0.70 1.40 ANCHO TOTAL 10.00 m

b2 0.70 0.00 ANCHO DE CALZADA 7.20 m

b2' 0.00 ANCHO DEL CABEZAL 9.30 m

b3 0.00 LONGITUD TOTAL 36.00 m

b4 0.00 CLARO DE DISEÑO 1 24.28 m

b5 0.00 CLARO DE DISEÑO 2 12.28 m

ESPESOR DE LOSA 0.20 m

HT 13.56 13.56 ESPESOR DE CARPETA 0.12 m

h1 9.10 12.96 No. TRABES 1 6

h2 3.26 0.00 No. TRABES 2 6

h3 1.20 SEPARACION ENTRE TRABES 1 1.60 m

h4 0.00 SEPARACION ENTRE TRABES 2 1.60 m

h5 0.00 AREA DE TRABE 1 0.497 m2

AREA DE TRABE 2 0.497 m2

PERALTE TRABE 1 1.35 m

PERALTE TRABE 2 1.35 m

PESO DE DIAFRAGMA 1 1.650 ton

PESO DE DIAFRAGMA 2 1.650 ton

PESO DE PAR. Y GUARN. INT. 0.00 ton

PESO DE PAR. Y BANQ. EXT. 0.86 ton

Vmax CARGA VIVA 45.58 ton

CARGA VIVA PEATONAL 0.293 ton/m2

ANCHO DE BANQUETAS 1.00 m

No. CARRILES 2.00

REDUCCION POR CARRILES 1.00

TIPO DE CAMION T3-S2-R4

No.COLUMNAS 3

DIAMETRO COLUMNAS 1.20 m

SOBRE ESPESOR CABEZAL 0.00 ton

BANCOS 0.95 ton

ESVIAJAMIENTO 0.00 °

RECUBRIMIENTO EN CABEZAL 0.08 m

RECUBRIMIENTO EN COLUMNAS 0.08 m

MOMENTO MAXIMO ( - ) CABEZAL 214.19 Ton-m 214.19

MOMENTO MAXIMO ( + ) CABEZAL 205.26 Ton-m

CORTANTE MAXIMO CABEZAL 108.31 Ton

ESTRIBOS 4 Ramas

ZONA SISMICA B II




DATOS GENERALES

ESTRUCTURA : PUENTE "CONGRESO - SAN NICOLAS"

DISENO DE PILA DE CONCRETO



A) DESCRIPCIÓN

La Pila se diseñara para soportar una superestructura de 6 trabes de concreto reforzado de 23.68 m





Losa = 0.20 x 10.00 x 12.14 x 2.40 = 58.27 Ton

Trabe = 0.497 x 6.00 x 12.14 x 2.40 = 86.88 Ton




Diafragma = 0.495 x 5.00 x 1.50 x 2.40 9 Ton

Rcm = Ton


Losa = 0.20 x 10.00 x 6.14 x 2.40 = 29.47 Ton

Trabe = 0.497 x 6.00 x 6.14 x 2.40 = 43.94 Ton




Diafragma = 0.495 x 5.00 x 1.50 x 2.40 = 9 Ton

Rcm = Ton

Rcm = Ton

DISEÑO DE PILA DE CONCRETO REFORZADO

104.64

302.75

198.11




Considerando un camion T3-S2-R4 en 2 carriles de circulacion

Rcv = 45.58 x 2 x 1.00 x 1.30 = 118.51 Ton

Rcv = Ton


Rcvp = Ton


1.40 x 1.20 x 9.30 x 2.40 = 37.50 Ton


Peso bancos = Ton

38.45 Ton

4) Peso columnas



100.65 Ton





Wcol. =

100.65

RESUMEN DE CARGAS

129.22

302.75

38.45

100.65

118.51

Peso cabezal =

Wpp =

10.71

0.00

0.95

2



B) DISEÑO DEL CABEZAL

P = 72.00 Ton A1 = 1.13 m I1 = 0.10 m

w = 4.13 Ton/m A2 = 1.68 m I2 = 0.20 m

C) DISEÑO A FLEXION DEL CABEZAL




f 'c = 250 Kg / cm fs = 2000 Kg / cm

f c = 100 Kg / cm n = 10.0

ELEMENTOS MECANICOS

M max ( - ) = 214.19 Ton-m

M max ( + ) = 205.26 Ton-m

V max = 108.31 Ton

1) Revisión del peralte efectivo

d= MT

K x b

donde,


K = 13.58

b = 140 cm

d = 21419000 = 106 + 8 = 114 cm 120 cm

13.58 x b

22

2

2

2

22

2

22

4

24




PARRILLA SUPERIOR

As = MT

fs x J x d

donde,


fs = 2000 Kg / cm

j = 0.90

d = 112 cm

As = 214.19 x 100000 = 106.25 cm

2000 x 0.90 x 112



Numero de Varillas

No. Vars. = As

as

21 8C

14 10C

Varillas

Varillas

2

2

2

2

2

2

2




PARRILLA INFERIOR

As = MT

fs x J x d

donde,


fs = 2000 0

j = 0.90

d = 112 cm

As = 205.26 x 100000 = 101.82 cm

2000 x 0.90 x 112



Numero de Varillas

No. Vars. = As

as

21 8C

13 10C

Varillas

Varillas

222

2

2222

2

2

2

2

2

2





Numero de Varillas

No. Vars. = As

as

21 8C

13 10C

Considerando el area de acero minima para tension, obtenemos :

As min.= 14 = 0.0033 b d

FY

As min.= 0.0033 x 140.00 x 112 = 51.74 cm


No. Vars. = As

as

7 10C


Varillas

PARRILLA INFERIOR

Varillas

Varillas

2

2

2

2

2222

22222222

2

2

2

2

2222

22222222



E) REVISION POR CORTANTE

V= P = = 6.91 kg / cm

b x d 140 x 112

Vperm.= 0.3 f'c = 4.74 kg / cm

6.91 kg / cm 4.74 kg / cm

SI REQUIERE REFUERZO POR CORTANTE !

Considerando que es tomado totalmente por los estribo obtenemos :

Si estribos de 4C en 4 ramas as = 1.27 cm

S =

S = 9 cm

ESTRIBOS 4C EN 4 ramas @ 9 cm


Vmax

as x No. ramas x fs x J x d

108310

2

2 22

22

2222



F) DISEÑO DE LA COLUMNA (Transversal)

a) Grupo VII




0.30

2

1.50


R cm = 302.75 Ton

R cab. = 38.45 Ton

R col. = 100.65 Ton

441.85 Ton



Por lo tanto,

P = 50.46 Ton A1 = 1.13 m I1 = 0.10 m

w = 4.13 Ton/m A2 = 1.68 m I2 = 0.20 m

P1 = 33.55 Ton

Fza Sísm. Super.= 76.77 Ton Fst= 84.32 ton

Fza Sísm. col = 7.55 Ton

Fst= 84.32



2


100.65 22.65

341.20 76.77

2

2

22

2

22

4

24



a) Grupo VII




0.30

2

1.50


R cm = 302.75 Ton

R cab. = 38.45 Ton

R col. = 100.65 Ton

441.85 Ton



Por lo tanto,

PARA UNA COLUMNA

Fza. Sismica. Sup.= 76.77 = 25.59 Ton

3

Fza. Sismica col. = 22.65 = 7.55 = 7.55 Ton

3 1

Fza. Sismica col. = 33.14 Ton

MOMENTO DE SISMO LONGITUDINAL POR COLUMNA

h = 12.96 m

M Sis. Long. Col.= 33.14 x 12.96 = 429.49 Ton - m

M Sismo Long. Col.= 429.49 Ton - m / col

G) ANALISIS DE LA COLUMNA ( Longitudinal )

2

341.20 76.77

2

100.65 22.65




22

22

22 2

2

2

22 22 22 22 22

2222

3

3

22

22

2 222222222 2

22

2 2222 3

3

22

22

2 222222222 2

22

2 2222



MOMENTO TRANSVERSAL 180.41 Ton-m

MOMENTO LONGITUDINAL 429.49 Ton-m

FUERZA VERTICAL TRANSV. 72.34 Ton

FUERZA VERTICAL LONG. 21.70 Ton

FUERZA VERTICAL CM TRANSV. 185.31 Ton

FUERZA VERTICAL CM LONG. 185.31 Ton

FACTOR DE DUCTILIDAD TRANSV. 3

FACTOR DE DUCTILIDAD LONG. 2

CONCRETO 250 Kg/cm2

ACERO DE REFUERZO 4200 Kg/cm2

DIAMETRO DE COLUMNAS 1.5 m

AREA DE ACERO 182.52 cm2

DIAMETRO DE VARILLAS 8C

No. DE VARILLAS 26

DATOS DEL SISMO



M Transv. = 180.41 = 60.14 Ton-m

3.00

M long. = 429.49 = 214.75 Ton-m

2.00

M Transv. Diseño = 88.13 Ton-m P = 72.34 Ton

M Long. Diseño = 215.51 Ton-m P = 21.70 Ton

SISMO TRANVERSAL


M = Ton-m

P = + 72.34 = 257.65 Ton


M = Ton-m

P = - 72.34 = 112.97 Ton

SISMO LONGITUDINAL


M = Ton-m

P = + 21.70 = 207.01 Ton


M = Ton-m

P = - 21.70 = 163.61 Ton

215.51

185.31

REVISION DE COLUMNAS

88.13

185.31

88.13

185.31

215.51

185.31



ELEMENTOS DE DISEÑO

F´c = 24.51 Mpa

Fy = 411.76 Mpa

Diametro col.= 1500 mm

Diam. Vars. =

8C mm

No. vars.

25

ELEMENTO

TRANSVERSAL LONGITUDINAL

1a. 2a. 1a. 2a.

MOMENTO

864.56 864.56 2114.15 2114.15

FUERZA

2527.55 1108.24 2030.77 1605.01

CALCULO DE AREA NECESARIA "As"

As=p*π*r2

A=.015 x 3.1416 x (52)2 = 126.38496

Proponiendo varillas de 8c as= 5.07

No. Varillas = As = 126.38 = 25 Varillas del 8c

as 5.07

Separacion de las Varillas

S=π x r x 2 = 3.1416 x 52 x 2 = 326.7264 = 13.06906 No varillas

25

25

Varillas 8c @ 13 cm



4.11. SUBESTRUCTURA

Para e desarrollo de los elementos mecánicos que comprenden a la subestructura se

considero lo siguiente:

1. Para los caballetes ( En particular para el caballete No. 1 ) se considera dos

tipos de cargas:

a) Cargas verticales; dentro de estas cargas se considero la carga muerta de la

superestructura ( Losa, Trabes, carpeta asfáltica, parapeto, guarnición, banqueta

y diafragma) correspondiente a la mitad del claro largo de 24.28 m, la carga viva

de acuerdo al tipo de vehículos que circularan por el puente (T3-S2-R4), así

como la carga viva peatonal y el peso propio del caballete (pilastras, cabezal,

aleros, diafragma, y bancos de apoyo) obtenidos los siguientes resultados:

Carga muerta de la superestructura.

Losa = 116.54 Ton

Trabe = 173.77 Ton

Carp. Asfáltica = 46.15 Ton

Diafragma = 15.93 Ton

Peso total = 394.15/2=197.075 Ton

Carga viva correspondiente a un camión tipo T3-S2-R4 para 2 carriles de

circulación.

Rcv = 96.33 Ton

Carga viva peatonal

Rcvp = 7.11 Ton

Por lo que. La carga viva + impacto considerada en el caballete es:

Rcv + I = (Rcv + I) + Rcvp = (96.33 x 1.24) + 7.11

Rcv + I= 126.56 Ton

Peso propio del caballete

Peso del cabezal =29.80 Ton

Peso Diaf. y ménsula =12.01 Ton

Peso aleros =6.20 Ton

Peso bancos =0.95 Ton

Peso de la pilastras =85.98 Ton

Peso total =134.94 Ton



b) Cargas horizontales; dentro de estas cargas se considero el empuje de tierras

en dos modalidades; esto es empuje de tierras de sobre carga y empuje de

tierras con una sobre carga de 0.60 m; obtenido los siguientes resultados:

Empuje de tierras sin sobre carga

ET = 16.01 Ton

Empuje de tierras considerando una sobrecarga de 0.60 m.

ETS = 23.30 Ton

Así mismo, se considero la fuerza sísmica por carga muerta que actúa al nivel

del terreno natural, partiendo de la estructura y el tipo de suelo.

Fuerza sísmica transversal.

FSISM. TRANSV = 36.91 Ton


2. Para la pila No 2 al igual que para el caballete se considera dos tipos de

cargas:

a) Cargas verticales; dentro de estas cargas se considero la carga muerta de la

superestructura ( Losa, Trabes, carpeta asfáltica, parapeto, guarnición, banqueta

y diafragma) correspondiente a la mitad del claro largo de 24.28 m, y a la mitad

del claro corto de 12.28 m la carga viva de acuerdo al tipo de vehículos que

circularan por el puente (T3-S2-R4), así como la carga viva peatonal y el peso

propio de la pila (pilastras, cabezal y bancos de apoyo) obtenidos los siguientes

resultados:

Carga muerta de la superestructura.

Claro de 24.28 m

Losa = 58.27 Ton

Trabe = 86.88 Ton


Par-Guar-Banq. = 20.88 Ton


Peso total = 198.11 Ton

Claro de 12.28 m

Losa = 29.47 Ton

Trabe = 43.94 Ton


Par-Guar-Banq. = 10.56 Ton


Peso total = 198.11 Ton

Por lo tanto, el peso total de carga muerta considerando debido ala

superestructura es:



Peso total = 198.11+104.64 =302.75 Ton

Carga viva correspondiente a un camión tipo T3-S2-R4 para 2 carriles de

circulación.

Rcv = 119.46 Ton

Carga viva peatonal

Rcvp = 10.71 Ton

Por lo que. La carga viva + impacto considerada en el caballete es:

Rcv + I = (Rcv + I) + Rcvp = (119.46 x 1.24) + 10.71

Rcv + I= 130.17 Ton

Peso propio del caballete

Peso del cabezal =37.50 Ton

Peso bancos =0.95 Ton

Peso de la pilastras =100.65 Ton

Peso total =139.10 Ton

b) Cargas horizontales; dentro de estas cargas se considero el empuje de tierras

obtenido los siguientes resultados:

Empuje de tierras

ET =16.01 Ton

Así mismo, se considero la fuerza sísmica por carga muerta que actúa al nivel

del terreno natural, partiendo de la ubicación de la estructura y del tipo de suelo.

Fuerza sísmica transversal.





4.12. SUBESTRUCTURA ANÁLISIS DEL SISMO.

Antes de iniciar el análisis sísmico, es importante señalar que para efectos de evitar que el

cálculo se vuelva repetitivo, solo se realizara el análisis sísmico transversal; esto debido a que,

el análisis sísmico longitudinal ya fue calculado anteriormente en este mismo capítulo (Ver

inciso IV.3 “análisis longitudinal por sismo”)

Mencionando la anterior y con el conocimiento de que la estructura esta localizada en la zona

sísmica B, con un suelo tipo II, por lo tanto, según la regionalización sísmica de la república

mexicana del manual de la comisión federal de electricidad, obtenemos lo siguiente:

Coeficiente sísmico © = 030

Factor de ductilidad (Q) 2

Factor de importancia = 1.50

Coeficiente sísmico de diseño =K = c/Q = 0.30/2 = 0.15

1. Fuerza sísmica transversal en el caballete No. 1

La fuerza sísmica transversal hasta el nivel del terreno natural esta determinada de la siguiente

manera:

FSISM.TRANSV.=K x Wpp

Donde ,

Wpp=RCM +Peso cabezal + Peso diaf. Y ménsula + Peso aleros +Peso bancos

FSISM TRANSV. = 0.15 X 246.04 = 36.91 Ton

Cabe mencionar que esta fuerza sísmica transversal se considera que estará aplicada al nivel

de la corona o cabezal.

Por lo tanto, el brazo hasta el nivel del terreno natural será:

Brazo = 1.00 m

Peso de una pilastra del nivel del terreno natural hasta el nivel de desplante.

W de una pilastra = 3.1416 x (0.60)2 x 10.56 x 2.40 = 28.66 Ton

Fuerza sísmica debida a una pilastra

FSISM.TRANSV. = K x W de una pilastra = 0.15 x 28.66 = 4.30 Ton.

Fuerza sísmica por cada metro de pilastra.

W = FSISM PILASTRA = 4.30 = 0.407 Ton/m

Long.Pilastra 10.56



4.13. SUBESTRUCTURA GRUPOS DE CARGAS CONSIDERADAS.

El diseño de la subestructura (Caballetes No. 1 y 3 y pila No. 2) de este proyecto está regido

por los grupos de cargas I y VII, de acuerdo a las especificaciones AASHTO, considerando 3

pilastras de 1.20 m de diámetro, con una capacidad de carga de 200 ton/m2 cada uno.

1. Para cada caballetes (En particular para el caballete No 1 ) se tiene las siguientes

cargas por grupo:

GRUPO I

Cargas verticales que actúan sobre la pilastra (P):

P = 124.20 Ton

Suma de fuerzas horizontales a las que está sujeta la pilastra hasta el nivel del terreno

natural; es decir, el empuje de tierras con sobrecargas (H):

H = 7.77 Ton

Momento de todas las fuerzas que actúan sobre arriba del terreno Natural (M):

M = 0.88 Ton-m

GRUPO VII


P = 82.01 Ton


natural; es decir, el empuje de tierras sin sobrecargas (ET) mas la fuerza sísmica hasta

el nivel del terreno natural (F SISM. TRANSV.):

H = 17.64 Ton


M = 10.99 Ton-m.

2. Para la pila No. 2 se tienen las siguientes cargas por grupo:

Grupo I


P = 157.44 Ton.

Momento de todas las fuerzas que actúan arriba del terreno Natural (M):

M = 4.59 Ton-m.



GRUPO VII


P = 114.05 Ton.


natural; es decir, el empuje de tierras sin sobrecargas (ET) más la fuerza sísmica hasta

el nivel del terreno natural (F SISM. TRANSV.):

H = 18.44 Ton.


M = 55.51 Ton-m.



CAPITULO V

ELABORACION DE PLANOS




5.1. ELABORACION DE LOS PLANOS RESPECTIVOS PARA CADA UNO DE LOS

ELEMENTOS QUE FORMAN LA ESTRUCTURA GENERAL DEL PUENTE.

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




5.2. ELABORACION DE PLANO GENERAL CON DATOS, ESPECIFICACIONES,

RECOMENDACIONES DE CONTRUCCION Y CANTIDADES TOTALES DE OBRA.

ANEXO F



CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES



6.1. SE HARA UNA SINTESIS DE TODO EL TRABAJO Y SE DARAN SUGERENCIAS PARA FUTURAS

APLICACIONES DE LOS ELEMENTOS USADOS DURANTE EL DESARROLLO DEL PROYECTO.

En el desarrollo de estas memoria, nos dimos a la tarea de llevar a cabo una investigación lo

más completas y detallada en la medida en la que nos fue posible; siempre con el mismo

propósito de lograr obtener la información más importante y verídica, acorde a nuestras

necesidades, para que de esta manera el resultado de este trabajo fuera lo mas semejantes a

la realidad. A si mismo se pretende que esta información que aquí presentamos en conjunto

con la ya existente a la fecha, sirva de apoyo a toda aquella persona que decida consultar a

cerca de este tema, que corresponde a un área tan importante dentro de la ingeniería civil,

como lo es en el área de caminos y puentes.

Este trabajo de investigación prácticamente parte desde la historia de los puentes en México y

en el mundo , hasta el en análisis y el diseño de cada uno de los elementos de la subestructura

y la superestructura que conforman el puente que lleva por nombre Congreso - San Nicolás

pasando con los antecedentes de del sitio de cruce que se encuentra ubicado en el kilometro

4+ 550.0 del tramo Puebla-limites de puebla /Tlaxcala de la carretera “Puebla –Teziutlan “ en el

municipio de amozoc puebla , donde cruza el arroyo Axatl que nace aproximadamente a 20 km

y desemboca a 50.00 km en el rio Atoyac los estudios del proyecto carretero; las características

geométricas del tramo de localización del cruce; los estudios de campo previos al análisis y

diseño ( estudios topográficos , hidráulicos, de cimentación , de construcción y de transito ),

necesarios para determinar la longitud del puente, el tipo de cimentación, la profundidad de

desplante, la obtención de los claros parciales , la elevación de rasante y la elección del tipo de

subestructura y superestructura ; necesarios para poder llevar a cabo la elaboración los

anteproyectos, de los que se obtuvo el proyecto definitivo el cual resulto ser el anteproyectos

No. 2 mismo que presento las mejores condiciones económicas en comparación con el

anteproyectos No. 1 aunque la funcionalidad estructural y factibilidad constructivas de cualquier

elemento propuesto en los dos anteproyectos prácticamente es la misma.

Con el objetivo de obtener un proyecto lo más apegado a la realidad, por lo que al análisis y

diseño se refiere, nos auxiliamos de las normas técnicas complementarias ( para diseño y

construcción de estructuras de concreto , para diseño por sismo y para diseño y construcción

de cimentaciones) por los manuales de diseño de obras civiles por sismo y por viento de la

comisión federal de electricidad (C.F.E.)por las distintas normas y especificaciones emitidas por

la SECRETARIA DE COMUNICACIONES TRANSPORTES (S.C.T.) así como por las normas

técnicas de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTACIÓN

OFICIALS (AASHTO) .

En resumen, de lo anteriormente desarrollado podemos concluir lo siguiente:

La superestructura se diseño para 2 bandas de circulación.

La subestructura, en particular las particular las pilastras se diseño con una forma geométrica

que proporcionara funcionalidad, estabilidad y estática .Tomando en cuenta que las pilastras



son las que absorben la mayor fuerza longitudinal, se proyectara para resistir las fuerzas mas

desfavorables, teniendo como resultado una buena estabilidad tanto horizontal como vertical.

La estructura se ubico en el mejor lugar, con respecto al trazo del camino, a la topografía del

terreno, a la corriente hidráulica del arroyo y a la rasante y que con esto se logro determinar la

longitud mínima del puente, así como las elevaciones de toda la estructura.}

La estructura cumple con los objetivos principales que debe reunir una obra de esta magnitud;

es decir como vía de comunicación y como estructura.

6.2. SI ES POSIBLE SE DARAN RECOMENDACIONES PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO,

PUENTES SIMILARES HA ESTOS.

Una vez finalizado este trabajo y con el poco o mucho conocimiento que el desarrollo de este

nos ha dejado, las recomendaciones que a nuestro juicio podemos emitir para un futuro

proyecto, son las siguientes:

Tener siempre los antecedentes que originan o dan pie a la ejecución de una obra de

este tipo.

Analizar las posibles soluciones que se puedan presentar en diseño.

Analizar las causas por las que se puede o no realizar el proyecto.

Presentar la solución mas optima sobre la base de los diferentes estudios realizados.

Tener el conocimiento de los materiales de vanguardia que se tienen en el mercado

para cubrir las necesidades que demanda la obra en cuestión y comparar las ventajas y

desventajas.

Comprobar la factibilidad del proyecto

Dejar una base para futuros proyectos

Respaldarse de programas de vanguardia para los cálculos estructurales del proyecto.



BIBLIOGRAFIA



Diseño de Estructuras de Concreto Presforzado.

T.Y. Lin Ed. Continental, S.A. de México.

Principios Fundamentales del Diseño de Concreto Presforzado. Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto (IMCYC)

Diseño de Estructuras de Concreto Reforzado.

Reglamento A.C.I-378-83

Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado.

Cuevas –robles Ed. Limusa

Diseño de estructuras de concreto reforzado

Wynter – Nilson Ed. Mc –Grawn Hill.

Vías de Comunicación

Crespo Villaraz Ed. Limusa, Noriega, S.A de México

Ingeniería de Carreteras

Paul h. Wright and Radnor J. Paquette

Ed. Limusa, Noriega, S.A de México

Construcción de Puentes en México

Ricardo lázaro Herrera Editado por la S.C.T

Geología de México Tomo III

Facultad de Ingeniería de la UNAM Edición México 1981

Manual de mecánica de suelos

SRH Dirección de Proyectos, Departamento de Ingeniería Experimental

Quinta Edición, México 1981

Reglamento de Construcción del Distrito Federal y Normas Complementarias

Manual de diseño de obras civiles (C.F.E.)

Normas Técnicas de la AMERICAN ASOCIATION OF STATE HIGWAY AND TRANSPORTATION OFICIALES

(AASHTO)

INEGI

Analisis y Diseño Del Puente

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