Borrador Final -Viaducto

8/16/2019 Borrador Final -Viaducto

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ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍAMCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE

“BOLIVIA”

TRABAJO DE GRADO

DISEÑO GEOMÉTRICO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL

DEL VIADUCTO EN LA INTERSECCIÓN DEL CUARTOANILLO Y DOBLE VIA LA GUARDIA EN LA CIUDAD DE

SANTA CRUZ DE LA SIERRA

DANIEL OSCAR POZADAS MAMANI

SANTA CRUZ DE LA SIERRA, 2016


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ESCUELA MILITAR DE INGENIER A MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE

“BOLIVIA”

TRABAJO DE GRADO

DISEÑO GEOMÉTRICO Y CÁLCULO ESTRUCTURALDEL VIADUCTO EN LA INTERSECCIÓN DEL CUARTO

ANILLO Y DOBLE VIA LA GUARDIA EN LA CIUDAD DESANTA CRUZ DE LA SIERRA

DANIEL OSCAR POZADAS MAMANI

Trabajo de Grado presentadocomo requisito parcial paraoptar al título de Licenciaturaen Ingeniería Civil.

TUTOR: ING. JUAN CARLOS MOJICA APARICIO


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ÍNDICE

Pág.

1. GENERALIDADES .......................................................................... 1

1.1 ANTECEDENTES ........................................................................... 2 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................. 4

1.2.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ............................................... 4

1.2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ................................................. 4

1.2.3 DIAGRAMA CAUSA – EFECTO ..................................................... 4

1.3 OBJETIVOS .................................................................................... 5

1.3.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................... 5

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................... 5 1.4 JUSTIFICACIONES ........................................................................ 5

1.4.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA ............................................................ 5

1.4.2 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA ...................................................... 5

1.4.3 JUSTIFICACIÓN SOCIAL ............................................................... 6

1.4.4 JUSTIFICACIÓN AMBIENTAL ........................................................ 6

1.5 ALCANCE DEL PROYECTO .......................................................... 7

1.5.1 ALCANCE TEMÁTICO .................................................................... 7 1.5.2 ALCANCE GEOGRÁFICO .............................................................. 7

1.5.3 ALCANCE TEMPORAL................................................................... 8

1.6 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA...................................................... 8

1.7 MARCO METODOLÓGICO ............................................................ 9

2. MARCO TEORICO ....................................................................... 21

2.1 TOPOGRAFÍA .............................................................................. 22

2.1.1 Levantamiento Topográfico ........................................................... 22 2.1.2 Planimetría .................................................................................... 23

2.1.3 Altimetría ....................................................................................... 23

2.1.4 Curvas de Nivel ............................................................................. 23

2.2 CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS .......................................... 23


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2.2.1 Contenido de Humedad ................................................................ 24

2.2.2 Análisis Granulométrico ................................................................ 24

2.2.3 Clasificación de los Suelos ............................................................ 25

2.2.4 SPT (Estándar Penetration Test) .................................................. 26

2.3 estudio DE TRÁFICO VEHICULAR ............................................... 28

2.3.1 Estudio de Tráfico ......................................................................... 28

2.3.1.1 Aforo Vehicular ............................................................................. 29

2.3.1.2 Volúmenes de Tránsito en las Horas de Máxima Demanda .......... 30

2.3.1.3 Composición Vehicular del TPD .................................................... 30

2.3.1.4 Tráfico Promedio Diario................................................................. 30

2.3.2 Proyección de Trafico ................................................................... 31

2.3.3 Capacidad y Niveles de Servicio ................................................... 32

2.3.3.1 Capacidad ..................................................................................... 32

2.3.3.2 Niveles de Servicio ........................................................................ 32

2.4 DISEÑO GEOMÉTRICO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL DELVIADUCTO 34

2.4.1 Elementos de la Superestructura .................................................. 35

2.4.1.1 Elementos de la Subestructura ..................................................... 35

2.4.1.2 Elementos de Fundación............................................................... 36

2.4.1.3 Elementos de Conexión ................................................................ 36

2.4.2 Hormigón Armado ......................................................................... 36

2.4.2.1 Cálculo de las armaduras .............................................................. 37

2.4.2.2 Diseño de la armadura por corte ................................................... 40

2.4.2.3 Calculo de elementos de Hormigón Armado del puente ................ 41

2.4.2.4 Calculo de los momentos flectores de la losa ................................ 42

2.4.2.5 Diseño de la losa en voladizo ........................................................ 43

2.4.2.6 Consideraciones del pre diseño .................................................... 44

2.4.2.7 Cálculo de Momentos y Cortantes ................................................ 45

2.4.2.8 Muros de Tierra Armada ............................................................... 47

2.4.3 Hormigón Presforzado .................................................................. 49


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2.4.3.1 Diseño de Vigas Presforzadas ...................................................... 49

2.4.4 Análisis de cargas ......................................................................... 52

2.4.4.1 Combinaciones de cargas ............................................................. 52

2.4.4.2 Criterios de diseño (Consideraciones iniciales) ............................. 53

2.4.4.3 Limitaciones de las deflexiones ..................................................... 54

2.4.4.4 Tipos de cargas ............................................................................ 54

2.4.4.5 Cargas muertas............................................................................. 54

2.4.4.6 Cargas vivas. ................................................................................ 55

2.4.4.7 Camión estándar. .......................................................................... 55

2.4.4.8 Carga equivalente. ........................................................................ 56

2.4.4.9 Impacto ......................................................................................... 57

2.4.4.10 Cargas de viento ........................................................................... 58

2.4.5 Fundaciones ................................................................................. 59

2.4.5.1 Fundaciones profundas ................................................................. 59

2.5 FORMULACIÓN, EVALUACIÓN Y DIRECCIÓN DE OBRAS ....... 61

2.5.1 Sistema por Cálculo de Precios Unitarios ..................................... 61

2.5.2 Cómputo Métrico ........................................................................... 62

2.5.3 Cronograma de Obra .................................................................... 62

3. MARCO PRÁCTICO ..................................................................... 64

3.1 TOPOGRAFÍA .............................................................................. 65

3.2 CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS .......................................... 67

3.2.1 Ensayo de Penetración Estándar .................................................. 67

3.2.2 Contenido de Humedad ................................................................ 68

3.2.3 Granulometría ............................................................................... 69

3.2.4 Limite Líquido ................................................................................ 69

3.2.5 Limite Plástico ............................................................................... 70

3.2.6 Clasificación del suelo bajo la norma AASHTO ............................. 70

3.3 estudio DE TRÁFICO VEHICULAR ............................................... 70

3.3.1 Tasa de crecimiento ...................................................................... 70


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3.3.2 Aforo Vehicular ............................................................................. 72

3.3.3 Distribución del Tráfico .................................................................. 72

3.3.4 Proyección de tráfico ..................................................................... 73

3.3.5 Cálculo del Nivel de Servicio y de la Intensidad de Servicio .......... 73

3.4 Diseño y CALCULO ESTRUCTURAL DEL VIADUCto .................. 77

3.4.1 CÁLCULO DE LA SUPERESTRUCTURA .................................... 80

3.4.1.1 Diseño Geométrico ....................................................................... 80

3.4.1.2 Diseño de la Separación de las Vigas ........................................... 84

3.4.1.3 Diseño de la Losa Interior ............................................................. 86

3.4.1.4 Diseño de losa en voladizo ........................................................... 92

3.4.1.5 Diseño de la Viga Postesada ........................................................ 98

3.4.1.6 Diseño de los Bloques de Anclaje ............................................... 144

3.4.1.7 Diseño del Diafragma .................................................................. 149

3.4.2 CÁLCULOS EN LA INFRA-ESTRUCTURA................................. 158

3.4.2.1 Diseño de los Aparatos de Apoyo ............................................... 158

3.4.2.2 Diseño de la Estructura Aporticada de Apoyo ............................. 168

3.4.2.3 Diseño del Estribo ....................................................................... 195

3.4.3 Diseño de los Cabezales del Estribo ........................................... 216

3.4.4 Diseño de tierra armada .............................................................. 223

3.5 CRONOGRAMA DE TRABAJO .................................................. 231

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................... 232

4.1 CONCLUSIONES ....................................................................... 232

4.2 RECOMENDACIONES ............................................................... 233


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ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1: OBJETIVOS ESPECÍFICOS Y ACCIONES DE LA INVESTIGACIÓN ... 9

TABLA 2: CLASIFICACIÓN DE SUELOS POR LA NORMA AASTHO ................. 26

TABLA 3: RESISTENCIA DEL SUELO EN FUNCIÓN AL NÚMERO DE GOLPES ........................................................................................................ 27

TABLA 4: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS .................................................. 63

TABLA 5: TABLA DE COORDENADAS ............................................................... 65

TABLA 6: CONTENIDO DE HUMEDAD ............................................................... 68

TABLA 7: GRANULOMETRÍA DEL ESTRATO .................................................... 69

TABLA 8: INCREMENTO DE VEHÍCULOS POR AÑO ........................................ 71

TABLA 9: DISTRIBUCIÓN DE TRÁFICO ............................................................. 73

TABLA 10: NIVEL DE SERVICIO......................................................................... 76

TABLA 11: CARGA MUERTA LOSA .................................................................... 87

TABLA 12: CUANTIAS MAXIMAS Y MINIMAS .................................................... 90

TABLA 13: CARGA PESO PROPIO LOSA EN VOLADIZO ................................. 93

TABLA 14: MOMENTO CARGA MUERTA LOSA EN VOLADIZO........................ 93

TABLA 15: MOMENTO CARGA VIVA LOSA EN VOLADIZO .............................. 94

TABLA 16: PESO PROPIO DE LA VIGA ........................................................... 108

TABLA 17: PÉRDIDAS SEGÚN LA AASHTO .................................................... 119

TABLA 18: PÉRDIDAS POR FRICCIÓN ........................................................... 123

TABLA 19: PÉRDIDAS INSTANTÁNEAS ......................................................... 124

TABLA 20: PÉRDIDAS DIFERIDAS .................................................................. 128

TABLA 21: PÉRDIDAS EN ETAPA DE TRANSFERENCIA .............................. 129

TABLA 22: PÉRDIDAS EN ETAPA DE SERVICIO ........................................... 129

TABLA 23: MOMENTO TOTAL BLOQUE DE ANCLAJE ................................... 148

TABLA 24: CARGA MUERTA DEL DIAFRAGMA .............................................. 151

TABLA 25: FACTORES DE DISTRIBUCIÓN NEOPRENO ................................ 162

TABLA 26: DISTRIBUCIÓN DEL NEOPRENO .................................................. 162

TABLA 27: CONSIDERANDO PESO PROPIO DEL PUENTE ........................... 163

TABLA 28: CUANTÍA ESTRIBO 1 ...................................................................... 204


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TABLA 30:CUANTÍA ESTRIBO 3....................................................................... 208



TABLA 33: RESUMEN DE ESFUERZOS .......................................................... 227


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ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1: SANTA CRUZ DE LA SIERRA 1950 .................................................... 2

FIGURA 2: COMPARACION DE MOTORIZADOS 2013-2014 ............................... 3

FIGURA 3: VIADUCTO DEL QUINTO ANILLO, AVENIDA BANZER ..................... 4 FIGURA 4: CAUSA- EFECTO ................................................................................ 4

FIGURA 5: UBICACIÓN DE LA OBRA................................................................... 8

FIGURA 6: REPRESENTACION GRAFICA DEL TERRENO ............................... 22

FIGURA 7: GRANULOMETRÍA............................................................................ 25

FIGURA 8: EQUIPO PARA EL SPT ..................................................................... 27

FIGURA 9: CRECIMIENTO DEL PARQUE AUTOMOTOR .................................. 32

FIGURA 10: ELEMENTOS QUE COMPONEN UN PUENTE ............................... 34 FIGURA 11: ELEMENTOS DE LA SUPERESTRUCTURA .................................. 35

FIGURA 12: MOMENTOS FLECTORES EN LA LOSA ........................................ 42

FIGURA 13: BORDILLO DEL PUENTE DEL VIADUCTO .................................... 43

FIGURA 14: DISEÑO VIGA "T" ............................................................................ 45

FIGURA 15: ANALISIS SEGÚN EL MÉTODO DE COURBON ............................ 46

FIGURA 16: MURO DE TIERRA REFORZADA ................................................... 47

FIGURA 17: ANALISIS DE UN MURO DE RETENCION DE TIERRAREFORZADO.................................................................................. 48

FIGURA 18: CAMIÓN DE DISEÑO ...................................................................... 55

FIGURA 19: CARGA EQUIVALENTE .................................................................. 56

FIGURA 20: CARGA DE VIENTO ........................................................................ 58

FIGURA 21: RESISTENCIA DE LOS PILOTES ................................................... 60

FIGURA 22: TOPOGRAFIA DE LA INTERSECCIÓN .......................................... 66

FIGURA 23 : PERFIL LONGITUDINAL DE P1 A P2 ............................................ 66 FIGURA 24: PERFIL LONGITUDINAL DE P3 A P4 ............................................. 67

FIGURA 25: INCREMENTO DE VEHÍCULOS POR AÑO .................................... 71

FIGURA 26: INTERSECCION DEL CUARTO ANILLO Y DOBLE VIA LA GUARDIA ........................................................................................................ 77


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FIGURA 27: DISEÑO DEL VIADUCTO CONSIDERANDO SOLO EL VIADUCTO YEL ACCESO.................................................................................... 78

FIGURA 28: PERFIL LONGITUDINAL DE VIADUCTO Y ACCESO ..................... 79

FIGURA 29: DISEÑO DE LA INTERSECCION A NIVEL DE TERRENO NATURAL

........................................................................................................ 79 FIGURA 30: DISEÑO INICIAL DEL VIADUCTO .................................................. 81

FIGURA 31: CAMION TIPO ................................................................................. 82

FIGURA 32: FACTOR DE INCIDENCIA ............................................................... 84

FIGURA 33: LUZ DE CÁLCULO DE LA LOSA..................................................... 86

FIGURA 34: CARGA MUERTA LOSA ................................................................. 87

FIGURA 35: CARGA VIVA DE LOSA .................................................................. 87

FIGURA 36: PERALTE EFECTIVO ............................................ 88 FIGURA 37: DISPOSICION DE ARMADURA ...................................................... 91

FIGURA 38: DIMENSIONES DE LOSA EN VOLADIZO ....................................... 92

FIGURA 39: CARGA DE LA RUEDA ................................................................... 93

FIGURA 40: LOSAS DE HºAº VACIADAS SOBRE VIGAS PREFABRICADAS ... 94

FIGURA 41: ESQUEMA DE ARMADURA VOLADIZO ......................................... 97

FIGURA 42: SECCIÓN DE LA VIGA POSTESADA ............................................. 98

FIGURA 43: SECCIÓN DE LA VIGA POSTESADA ........................................... 101 FIGURA 44: SECCIÓN COMPUESTA VIGA POSTESADA ............................... 103

FIGURA 45: PESO PROPIO DE LA VIGA ......................................................... 104

FIGURA 46: DIAFRAGMA Y VIGA ..................................................................... 106

FIGURA 47: ESFUERZOS DE PESO PROPIO DE LA LOSA ............................ 107

FIGURA 48: ESFUERZOS DE PESO PROPIO DEL DIAFRAGMA .................... 108

FIGURA 49: ESFUERZOS DE PESO PROPIO DE LA SECCIÓN COMPUESTA

...................................................................................................... 109 FIGURA 50: CARGA EQUIVALENTE ............................................................... 110

FIGURA 51: TREN TIPO................................................................................... 110

FIGURA 52: TREN TIPO.................................................................................... 111

FIGURA 53: CARGA EQUIVALENTE ................................................................ 112


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FIGURA 54: NÚCLEO CENTRAL ...................................................................... 114

FIGURA 55: ALARGAMIENTO DEL CABLE ...................................................... 117

FIGURA 56: DESLIZAMIENTO DE ANCLAJES ................................................. 120

FIGURA 57: TENSIÓN ACORTAMIENTO ELÁSTICO DEL Hº .......................... 122

FIGURA 58: FRICCIÓN EN TESADO ................................................................ 123

FIGURA 59: TENSIÓN FLUJO PLÁSTICO DEL Hº ........................................... 126

FIGURA 60: BLOQUE DE ANCLAJE ................................................................. 144

FIGURA 61: METODO DE GERGELY Y SOZEN .............................................. 145

FIGURA 62: ESQUEMA DE ARMADURA BLOQUE DE ANCLAJE ................... 149

FIGURA 63: DIMENSIONES Y DISTRIBUCIÓN DE LOS DIAFRAGMAS .......... 150

FIGURA 64: DIMENSIONES DEL DIAFRAGMA ................................................ 151

FIGURA 65: MOMENTO DE CARGA MUERTA DIAFRAGMA .......................... 152

FIGURA 66: CORTANTE DE CARGA MUERTA DIAFRAGMA .......................... 153

FIGURA 67: REACCIONES EN DIAFRAGMA 2 ................................................ 153

FIGURA 68: CARGA VIVA EN DIAFRAGMA ..................................................... 154

FIGURA 69: DISPOSICION PARA 2 FAJAS DE TRAFICO ............................... 154

FIGURA 70: ESQUEMA DE ARMADURA DEL DIAFRAGMA ............................ 157

FIGURA 71: FUERZA DE FRENADO NEOPRENO ........................................... 158

FIGURA 72: VIENTO CUANDO NO LLEVA CARGA VIVA ................................ 159

FIGURA 73: VIENTO EN NEOPRENO 1 ........................................................... 160

FIGURA 74: VIENTO EN NEOPRENO 2 ........................................................... 161

FIGURA 75: DISPOSICION DE NEOPRENO .................................................... 162

FIGURA 76: DISTRIBUCIÓN NEOPRENO ........................................................ 163

FIGURA 77: DISEÑO DEL NEOPRENO ............................................................ 164

FIGURA 78: ALTURA NEOPRENO ................................................................... 166

FIGURA 79: IDEALIZACIÓN PÓRTICO ............................................................. 169

FIGURA 80: CARGAS MUERTA DE PÓRTICO ................................................. 169

FIGURA 81: CARGA VIVA ................................................................................. 170

FIGURA 82: CARGA DE FRENADO .................................................................. 170


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FIGURA 83: CARGA DE CHOQUE ................................................................... 171

FIGURA 84: CARGA DE CHOQUE ................................................................... 171

FIGURA 85: CORTE DE CARGA MUERTA+VIVA ............................................. 172

FIGURA 86: CORTE DE CARGA MUERTA+VIVA+VIENTO ............................. 173

FIGURA 87: CORTE DE CARGA MUERTA+VIVA+CHOQUE ........................... 173

FIGURA 88: CORTE DE CARGA MUERTA+VIVA+FRENADO ......................... 174

FIGURA 89: MOMENTO DE CARGA MUERTA+VIVA....................................... 174

FIGURA 90: MOMENTO DE CARGA MUERTA+VIVA+VIENTO ....................... 175

FIGURA 91: MOMENTO DE CARGA MUERTA+VIVA+CHOQUE ..................... 175

FIGURA 92: MOMENTO DE CARGA MUERTA+VIVA+FRENADO ................... 176

FIGURA 93: ESQUEMA DE ARMADURA VIGA PÓRTICO ............................... 177

FIGURA 94: ESQUEMA DE ARMADURA VIGA PÓRTICO 2 ............................ 178

FIGURA 95: MOMENTO RESISTENTE EN EL EJE Z ....................................... 178

FIGURA 96: MOMENTO EN EL EJE Y .............................................................. 180

FIGURA 97: CONSIDERACIONES PARA APOYO DE VIGA POSTESADA ...... 187

FIGURA 98: ESQUEMA DE ARMADURA NEOPRENO .................................... 190

FIGURA 99: ARMADURA COLUMNA PÓRTICO .............................................. 191

FIGURA 100: ESPIRALES COLUMNA PÓRTICO ............................................. 193

FIGURA 101: DIMENSIONES DEL ESTRIBO ................................................... 195

FIGURA 102: CARGAS EN ESTRIBO ............................................................... 196

FIGURA 103: RESULTANTE Y SU UBICACIÓN EN ESTRIBO ......................... 201

FIGURA 104: CORONAMIENTO ....................................................................... 202

FIGURA 105: SECCIÓN 1-1 ESTRIBO .............................................................. 204




FIGURA 109: CABEZAL ESTRIBO .................................................................... 216

FIGURA 110: DIMENSIONES CABEZAL ESTRIBO Y PILOTE ......................... 217

FIGURA 111: VERIFICACIÓN AL CORTE EN EL CABEZAL ........................... 217


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FIGURA 112: VERIFICACIÓN AL PUNZONAMIENTO EN EL CABEZAL .......... 218

FIGURA 113: MÉTODO DE LAS BIELAS .......................................................... 219

FIGURA 114: ESQUEMA DE ARMADURA CABEZAL ....................................... 221

FIGURA 115: GEOMETRIA DE LA TIERRA ARMADA ...................................... 223

FIGURA 116: ESFUERZOS MÁXIMOS DE TENSION ....................................... 224

FIGURA 117: ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TIERRA ARMADA ................... 229

FIGURA 118: CRONOGRAMA DE OBRA ......................................................... 231


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1. GENERALIDADES


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1.1 ANTECEDENTES

En los últimos años el crecimiento de las ciudades han generado un crecimiento enel parque automotor tanto así que llegan a provocar congestionamientos en las

ciudades sobre todo en las intersecciones de las avenidas para ello se ha optado porla utilización de pasos a desnivel o viaductos.

Los viaductos son obras de ingeniería que salvan una depresión del terreno en eltrazado de una vía de comunicación, como una carretera o una vía de ferrocarril. Eltermino viaducto proviene del latín vía, camino y ductus, que significa conducción.

La ciudad de Santa Cruz de la Sierra ha experimentado un crecimiento urbanoimparable. A partir de los años 50, según un plan de crecimiento poblacionalelaborado por una empresa francesa planteaba que los alineamientos de lo quesería la ciudad hoy en día se distribuyera por anillos según “Plan Telchint”.

FIGURA 1: SANTA CRUZ DE LA SIERRA 1950

Fuente: Gobernación de Santa Cruz

Este crecimiento descontrolado trajo consecuencias como ser la expansión de lamancha urbana con bajos índices de ocupación por kilómetro cuadrado, bajosporcentajes de metros cuadrados en áreas verdes por habitante, deficienciasestructurales en transporte público y vialidad, entre otras.


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Una obra vial bien planificada se traduce en reducciones de los costos operativos delos vehículos, en tiempo y contaminación del ambiente, así como las facilidades parael desplazamiento de los usuarios y en consecuencia menos accidentes y un mayorimpulso económico de las zonas por donde atraviesa.

En Santa Cruz debido a que tiene el mayor índice de crecimiento de motorizados enBolivia estos problemas se acrecientan. En 2014, el Registro Único para la

Administración Tributaria Municipal (Ruat) contabilizó 470.378 vehículos, equivalentea 32,3% del total de motorizados en el país, que es de 1.326.833 unidades.

Según la información divulgada por el Instituto Nacional de Estadística (INE), entre2013 y 2014 se registraron 50.908 nuevas movilidades en el departamento de Santa

Cruz, lo que significa un crecimiento del 12.14% con respecto a la gestión 2013anterior, un porcentaje superior al promedio nacional, que es del 9,8%.(ver gráfico 2)

FIGURA 2: COMPARACION DE MOTORIZADOS 2013-2014

Fuente: Registro Único para la Administración Tributaria

En este sentido la ciudad de Santa Cruz de la Sierra tiene mayor problema debido aque este crecimiento no viene acompañado de una infraestructura adecuada quedescongestione las calles principalmente las intersecciones de alto tráfico en lashoras de mayor demanda, lo cual frena en cierta medida el desarrollo de la ciudad.


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La inadecuada

infraestructura vial en laintersección del cuarto anillo

Congestionamientovehicular

Produce

FIGURA 3: VIADUCTO DEL QUINTO ANILLO, AVENIDA BANZER

Fuente: Elaboración Propia

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.2.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

El problema se centra en la existencia de un tráfico caótico en la intersección delcuarto anillo y doble vía la Guardia en la ciudad de Santa Cruz de La Sierra

1.2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA¿Cómo puedo desconges t ionar e l t rá f ico en la in te rsecc ión de lcuarto anillo y Doble Vía la Guardia mediante la implementación de un viaducto?

1.2.3 DIAGRAMA CAUSA – EFECTO

FIGURA 4: CAUSA- EFECTO



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1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

Realizar el diseño geométrico y cálculo estructural del viaducto en la interseccióndel cuarto anillo y la doble vía a la Guardia en la ciudad de Santa Cruz de la Sierracon la finalidad de descongestionar el tráfico vehicular en esta intersección,utilizando la norma AASHTO ESTÁNDAR.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

_ Realizar el estudio topográfico.

Realizar el estudio de tráfico vehicular.

Analizar el estudio geotécnico. Realizar el diseño geométrico y cálculo estructural del viaducto.

Elaborar planos, presupuesto y cronograma del viaducto.

1.4 JUSTIFICACIONES

1.4.1 JUSTIFICACIÓN TÉCNICAEl tráfico vehicular en la intersección del cuarto anillo y doble vía la guardia seencuentra muy saturado en algunos horarios, esto se debe en cierta medida a quees un punto donde coinciden los vehículos, además la infraestructura vehicular yano abastece debido a la demanda vehicular creciente por lo que se propone laimplementación de un viaducto para tener un tráfico fluido

1.4.2 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA

Con la implementación del viaducto se podrá disminuir los costos debido acombustible y deterioro de los neumáticos por el frenado


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1.4.3 JUSTIFICACIÓN SOCIAL

La capacidad de flujo vehicular existente es caótica en horas picos se encuentrasobrepasada por lo que la implementación de este tipo de estructura permitirá el

desarrollo tanto de la zona como de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.1.4.4 JUSTIFICACIÓN AMBIENTAL

El diseño del viaducto supondrá una disminución del estrés generado a losconductores debido a la continua exposición del ruido de las bocinas y el que segenera debido al atraso a la llegada a sus fuentes laborales


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1.5 ALCANCE DEL PROYECTO

1.5.1 ALCANCE TEMÁTICO

El desarrollo del proyecto abarca el estudio de todos los aspectos relacionados a:

Topografía

Mecánica de suelos

Fundaciones

Estructuras Isostáticas

Resistencia de Materiales

Estructuras Hiperestáticas

Hormigón Armado I y II

Hormigón Pretensado

Puentes

Pavimentos

Costos y presupuestos

1.5.2 ALCANCE GEOGRÁFICO

El presente proyecto se llevará a cabo en el cuarto anillo doble vía laGuardia de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra en las coordenadas

17° 48′ 42.3″ S, 63° 12′ 29.63″ O.(ver gráfico 5 y 6)


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FIGURA 5: UBICACIÓN DE LA OBRA

Fuente: GOOGLE Earth

1.5.3 ALCANCE TEMPORAL

El presente Trabajo de Grado se llevará a cabo, en todas sus etapascomprendidas desde la elaboración del perfil hasta la presentación y defensa final,en un tiempo de 2 semestres académicos desde II 2015 al I 2016.

1.6 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Los estudios que formarán parte del desarrollo del presente proyecto serán laclasificación de los tipos de estructura, sus funciones y el proceso mediante elcual son instalados en obra; además de los ensayos que se realizan a lostipos de suelo para determinar su capacidad portante, basados en las normas

AASHTO.


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TABLA 1: OBJETIVOS ESPECÍFICOS Y ACCIONES DE LA INVESTIGACIÓN

FUENTE: Elaboración propia

1.7 MARCO METODOLÓGICO

Para el Trabajo de Grado se utilizará una Metodología Aplicada guiada en losconocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería Civil en la Escuela Militar deSanta Cruz de la Sierra siguiendo las Normas AASHTO ESTANDAR y las Normasdel Concreto Boliviano.

OBJETIVOSESPECÍFICOS

ACCIONES A REALIZAR CIENCIA

Realizar elestudiotopográfico

Realizar el levantamientotopográfico

Movilizar el equipo de topografía,estacionar y levantar la topografíadel campo

Topografía

Realizar elestudio de tráficovehicular

Realizar Aforo de Tráfico Determinar el nivel de servicio

Pavimentos

Analizar elestudiogeotécnico

Toma de Muestras Ensayos de Laboratorio

Mecánica de suelos Geotecnia

Realizar eldiseñogeométrico ycalculoestructural delviaducto

Realizar el diseño geométrico delviaducto de acuerdo a lascaracterísticas de la zona adoptandoparámetros establecidos

Elegir el tipo de fundación en basea los resultados obtenidos delestudio de Suelos

Realizar los cálculos y diseñosrespectivos para la construcción dela obra

Estructuras isostáticas Estructuras

Hiperestáticas Análisis Matricial Hormigón Armado I y I Hormigón Pretensado Fundaciones Puentes Pavimento

Elaborar planos,presupuesto ycronograma delviaducto

Elaborar cómputos métricos Realizar análisis de precios

unitarios Elaborar el presupuesto Realizar planos de diseño.

Maquinaria y Equipos. Formulación,

Evaluación y direccióde Obras


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TEMARIO

DISEÑO GEOMÉTRICO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL DEL VIADUCTODEL CUARTO ANILLO Y DOBLE VÍA LA GUARDIA EN LA CIUDAD DESANTA CRUZ DE LA SIERRA

1 GENERALIDADES1.1 INTRODUCCIÓN

1.2 ANTECEDENTES

1.3 OBJETIVOS

1.4 JUSTIFICACIÓN

2 MARCO TEÓRICO

2.1 ESTUDIO TOPOGRÁFICO

2.2 ESTUDIO DE TRÁFICO2.3 ESTUDIO GEOTÉCNICO

2.4 DISEÑO GEOMÉTRICO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL

2.5 FORMULACIÓN, EVALUACIÓN Y DIRECCIÓN DE OBRAS

3 MARCO PRÁCTICO

3.1 ANALISIS DE LA TOPOGRÁFIA

3.2 INGENIERIA DE TRÁFICO

3.3 ANÁLISIS DEL ESTUDIO GEOTÉCNICO3.4 DISEÑO GEOMÉTRICO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL

3.5 ELABORACIÓN DE PLANOS, PRESUPUESTO Y CRONOGRAMA DETRABAJO

4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES

4.2 RECOMENDACIONES

*BIBLIOGRAFÍA*ANEXOS


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2. MARCO TEORICO


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2.1 TOPOGRAFÍA

La topografía es la ciencia que estudia el conjunto de principios y procedimientosque tienen por objeto la representación gráfica de la superficie de la Tierra, con

sus formas y detalles; tanto naturales como artificiales (planimetría y altimetría).

Esta representación tiene lugar sobre superficies planas, limitándose a pequeñasextensiones de terreno, utilizando la denominación de geodesia para áreasmayores.

FIGURA 6: REPRESENTACION GRAFICA DEL TERRENO

Fuente: CASANOVA Leonardo; Topografía básica

2.1.1 Levantamiento Topográfico

Consiste en hacer una topografía en el lugar, es decir, llevar a cabo la descripciónde un terreno en concreto. Mediante el levantamiento topográfico, un topógraforealiza un escrutinio de una superficie, incluyendo tanto las característicasnaturales de esa superficie como las que haya hecho el ser humano. Con losdatos obtenidos en un levantamiento topográfico se pueden trazar mapas o planosen los que aparte de las características mencionadas anteriormente, también sedescriben las diferencias de altura de los relieves o de los elementos que seencuentran en el lugar donde se realiza el levantamiento.


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2.1.2 Planimetría

La planimetría es la parte de la topografía que estudia el conjunto de métodos yprocedimientos que tienden a conseguir la representación a escala de todos los

detalles interesantes del terreno sobre una superficie plana prescindiendo de surelieve y se representa en una proyección horizontal.

2.1.3 Altimetría

Determina de la diferencia de alturas entre distintos puntos del espacio, a partir deuna superficie de referencia a la altura de un punto determinado se denomina cota

del punto. Determina la tercera coordenada (h), perpendicular al plano dereferencia.

2.1.4 Curvas de Nivel

Se denominan curvas de nivel a las líneas que marcadas sobre el terrenodesarrollan una trayectoria que es horizontal. Por lo tanto podemos definir que unalínea de nivel representa la intersección de una superficie de nivel con el terreno.

En un plano las curvas de nivel se dibujan para representar intervalos de alturaque son equidistantes sobre un plano de referencia.

2.2 CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS

La ingeniería geotécnica es la rama de la ingeniería civil e ingeniería geológicaque se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas eingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra.

Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de lasuperficie para determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones paraestructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, estabilizartaludes, construir túneles y carreteras, etcétera.


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=·100

Antiguamente, a la geotecnia se la identificaba como la mecánica de suelos; peroel término se amplió para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboraciónde materiales geotécnicos, mejoramiento de las características del suelo,interacción suelo-estructura y otros. Sin embargo, la geotecnia es una de lasramas más jóvenes de la ingeniería civil y, por lo tanto, sigue evolucionandoactivamente. Se considera a Karl Terzaghi como el padre de la ingenieríageotécnica y la mecánica de suelos.

2.2.1 Contenido de Humedad

Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de humedad de unamuestra de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo está formado

por la suma de sus aguas; libre, capilar e higroscópica.

Donde:W = Contenido de Humedad expresado en %Ww = Peso del agua existente en la masa de suelo

Ws = Peso de las partículas solidas2.2.2 Análisis Granulométrico

Denominado también como granulometría, consiste en la separación de un sueloen fracciones menores de acuerdo al tamaño de sus partículas constitutivas.

Estas diferentes fracciones en peso obtenidas a través de un tamizado o unsifonado, son expresadas en porcentajes, ya sea como porcentaje retenido ocomo porcentaje pasante, para cada uno de los tamices, luego son graficadas en

un sistema de coordenadas , donde en el eje “Y” se expresan los porcentajes enorden creciente y en el eje “X” los diferentes tamaños de tamices , que estánfabricados e identificados por el tamaño de la abertura de malla, para luegoobtenerse la curva granulométrica, la cual caracteriza a cada suelo.


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FIGURA 7: GRANULOMETRÍA

Fuente: BELTRÁN George; Ensayo Fundamentales de Suelos para la construcción

En la imagen anterior se muestra parte del proceso de tamizado por último semuestra las curvas granulométricas las cuales se realizan a partir de losporcentajes de material retenido en cada uno de tamices, los cuales deben entrardentro del rango que dan las especificaciones técnicas para que el material sea

apto.2.2.3 Clasificación de los Suelos

Este sistema describe un procedimiento para clasificar suelos en siete grupos,basado en las determinaciones de laboratorio de granulometría, límite líquido eíndice de plasticidad. La evaluación en cada grupo se hace mediante un "índice degrupo", el cual se calcula por la fórmula empírica:

Donde:F = Porcentaje que pasa por el Nº200LL = Límite Líquido.IP = Índice de Plasticidad

Este valor de índice de grupo junto a los porcentaje pasantes y los limites liquido eíndice plástico nos ayuda a la clasificación del suelo

En el siguiente cuadro se indica la clasificación de suelos establecido por la Norma AASHTO.

IG=F 35·(0.2 0.005·WI 40) 0.01 · F


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TABLA 2: CLASIFICACIÓN DE SUELOS POR LA NORMA AASTHO

Fuente: Norma AASHTO ESTANDAR

2.2.4 SPT (Estándar Penetration Test)

Los ensayos de penetración dinámica, fueron realizados por el Método dePenetración Estándar en conformidad con la norma ASTM D-1586.

El ensayo de penetración estándar o SPT, es un tipo de prueba de penetracióndinámica, empleada para ensayar terrenos en los que queremos realizar un

reconocimiento geotécnico.Este ensayo permite determinar el índice de resistencia a la penetración queofrecen los suelos al ser ensayados por un penetrómetro, el cual es hincado apercusión, mediante un martillete de 63.5 kg. Bajo la caída de 75 cm. a través deun tubo guiador.

Este índice conjuntamente con el tipo de suelo obtenido en laboratorio, permite através de ábacos y formulas empíricas, determinar la capacidad admisible de lossuelos ensayados a la profundidad deseada.

El equipo a utilizarse es el siguiente:


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FIGURA 8: EQUIPO PARA EL SPT

Fuente: ESPINOZA GUILLEN N. Rene, Fundaciones

El ensayo consta de dos fases: La exploración de geotécnica y la extracción demuestras

El valor que se debe usar en las formulas o ábacos debe ser:

Donde:CN = Coeficiente de corrección del número de golpes

N = Número de golpes del ensayo SPTTABLA 3: RESISTENCIA DEL SUELO EN FUNCIÓN AL NÚMERO DE GOLPESRESISTENCIA A LA

PENETRACIÓN N° DEGOLPES

DENSIDAD RELATIVASuelos arenosos

CONSISTENCIASuelos arcillosos

< 4 Muy suelta4 a 10 Suelta11 a 30 Mediana31 a 50 Densa

> 50 Muy densa< 2 Muy blanda

2 a 4 Blanda5 a 8 Mediana9 a 15 Firme

16 a 30 Muy firme> 30 Dura

Fuente: FRATTELLI, Suelos Fundaciones y Muros

=·


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La ecuación más utilizada para determinar la capacidad de soporte admisible (qa)de un suelo es la de Terzaghi Peck o Meyerhof

Donde:qa = Capacidad portante admisibleFs = Factor de seguridadNc, Nq, N = Factores de capacidad de carga para corte general

= Peso específico del suelo bajo el nivel de cimentaciónc = Cohesión o corteR = Radio de la fundación

Con el conocimiento de las propiedades del terreno de fundación podemosobtener el tipo de diseño de fundación óptimo a realizar en el proyecto, eliminandoasí los problemas de posibles asentamientos.

2.3 ESTUDIO DE TRÁFICO VEHICULAR

La ingeniería de Tráfico es la rama de la ingeniería civil que trata sobre la

planificación, diseño y operación de tráfico en las calles, carreteras y autopistas,sus redes, infraestructuras, tierras colindantes y su relación con los diferentesmedio de transporte consiguiendo una movilidad segura, eficiente y convenientetanto de personas como de mercancías.

2.3.1 Estudio de Tráfico

Los estudios sobre volúmenes de tránsito son realizados con el propósito de

obtener información relacionada con el movimiento de vehículos en una sección opunto específico dentro de un sistema vial en estudio; estos son expresados conrespecto al tiempo expresado mediante:

=1·1.30· · 1·


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= Dónde:Q = Vehículos que pasan por unidad de tiempo (vehículos/periodo)N = Número total de vehículos que pasan (vehículos)T = Periodo determinado (unidades de tiempo)

Los volúmenes de tránsito absolutos o totales, son el número total de vehículosque pasan durante el lapso de tiempo determinado pudiendo ser:

Tránsito anual (TA), cuando T = 1 año.

Tránsito mensual (TM), cuando T = 1 mes.

Tránsito semanal (TS), cuando T = 1 semana. Tránsito diario (TD), cuando T = 1 día.

Tránsito horario (TH), cuando T = 1 hora.

Tasa de flujo (q): es el número total de vehículos que pasan durante un periodoinferior a una hora. T < 1 hora.

2.3.1.1 Aforo Vehicular

Los Estudios de Intensidad del tránsito se realizan mediante aforos para conocerel número de vehículos que se desplazan a través de una sección de vía en undeterminado tiempo

En general se requiere de uno o más aforadores según la intensidad de tráfico delpunto de aforo, de manera que se obtenga de forma detallada la información de laclasificación vehicular y los diferentes movimientos direccionales en unaintersección.

De acuerdo al número de días de este periodo, se presentan los siguientesvolúmenes de tránsito promedios diarios, dados en vehículos por días:

Tránsito promedio diario anual (TPDA): TPDA = TA / 365

Tránsito promedio diario mensual (TPDM): TPDM = TM / 30


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30

Tránsito promedio diario semanal (TPDS): TPDS = TS / 7

De los indicadores de volúmenes de tránsito descritos, el Tránsito Diario Promedio Anual (TPDA) es el indicador más importante que se debe conocer para efectuar

el proyecto de diseño de pavimentos.

Como regla general, se realizan 7 días a la semana las 24 horas mínimamentesegún el reglamento de la Administradora Boliviana de Carretera

El TDPA es también posible estimar a partir de aforos vehiculares endeterminadas temporadas, ya sea en periodos horarios, diarios, semanales omensuales y luego proyectarlo a un año mediante técnicas estadísticas.

2.3.1.2 Volúmenes de Tránsito en las Horas de Máxima Demanda

Un volumen horario de máxima demanda, a menos que tenga una distribuciónuniforme, no necesariamente significa que el flujo sea constante durante toda lahora. Esto significa que existen periodos cortos dentro de la hora con tasas deflujo, mucho mayores a las de la hora misma.

En zona urbanas, la variación de los volúmenes de transito dentro de una misma

hora de máxima demanda, para una intersección específica, puede llegar a serrepetitiva y consistente durante varios días de la semana.

2.3.1.3 Composición Vehicular del TPD

Los aforos vehiculares clasificados permiten determinar la composición del tráficovehicular que circula por un tramo carretero, asimismo muestra la participaciónporcentual de cada clase de vehículo respecto al total.

2.3.1.4 Tráfico Promedio Diario

Procesados los aforos vehiculares, se efectúa la clasificación vehicular por tipo devehículo a fin de determinar el número de vehículos/día y porcentajes del volumenpara cada sentido de circulación.


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Los intervalos de confianza se determinan en base a encontrar la desviaciónestándar tanto muestral y poblacional estimada, de los resultados de lasvariaciones diarias del tráfico. La determinación del TPDA se hace a partir delTPDS, utilizando los aforos vehiculares diarios durante una semanatransformándolos mediante la ciencia de la estadística.CÁLCULO DEL TPDS

CÁLCULO DEL TPDA

Dónde: A = Máxima Diferencia entre el TPDA y el TPDS

2.3.2 Proyección de Trafico

La información recopilada permite efectuar el procesamiento y el análisis de lademanda, o más concretamente el análisis y cuantificación del tráfico vehicularfuturo para el periodo de vida útil del proyecto.

Sin embargo, no es posible determinar con exactitud los cambios futuros debido aque la certeza de que estos sucederán no depende de factores que seancontrolables desde un aspecto unilateral. A pesar de estas restricciones, se debehacer proyecciones, basándose para ello en análisis de variables quesupuestamente pueden explicar el desarrollo futuro de cierta actividad.

Ahora, para la proyección de los volúmenes de tráfico se deben tomar en cuentaaquellos parámetros que tienen relación con ellos, como ser el crecimientohistórico del TPDA, de la población, del consumo de combustibles, parquevehicular, etc.

=∑ _ á7

= ±


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FIGURA 9: CRECIMIENTO DEL PARQUE AUTOMOTOR


2.3.3 Capacidad y Niveles de Servicio

2.3.3.1 Capacidad

Se define como capacidad de una infraestructura de transporte al flujo máximo

horario al que se puede razonablemente esperar que los vehículos atraviesen unpunto o sección uniforme de un carril durante un periodo de tiempo dado, bajocondiciones prevalecientes de la vía, del control y del tránsito.

La importancia de su estudio es fundamental en proyectos nuevos y para laexplotación de las carreteras ya existentes.

2.3.3.2 Niveles de Servicio

Para diseñar carreteras es necesario conocer la capacidad de sección de unacarretera de forma que se permita hacer frente a la demanda prevista, puesto queuna carretera funciona con una intensidad de tráfico inferior a la capacidad,cuando se alcanza la capacidad, las carreteras se vuelven deficientes.

y = 1578.8x2 + 10625x + 112501

0

100,000

200,000

300,000

400,000500,000

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

VEHICULO

AÑO

PARQUE AUTOMOTOR EN SANTA CRUZ DE LA SIERRA


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Los niveles de servicio son medidas permanentes cualitativas de las condicionesde circulación. Toma en cuenta varios factores como: velocidad, tiempo derecorrido, seguridad, comodidad de conducción y costos de funcionamiento.

Se consideran seis niveles de servicio de mejor a peor:a) Nivel de servicio A

Representa un circulación a flujo libre, los usuarios, considerados en formaindividual, están virtualmente exentos de los efectos de la presencia de otrosvehículos en circulación. Poseen libertad para seleccionar sus velocidadesdeseadas y maniobrar dentro del tránsito.

b) Nivel de servicio B

Condiciones razonablemente buenas dentro del régimen de circulación libre, lalibertad de selección de las velocidades deseadas sigue relativamente sin queeste afectado por los vehículos, solo se disminuye un poco la libertad de maniobraen relación al nivel de servicio A.

c) Nivel de servicio C

Pertenece al rango del flujo estable pero marca el comienzo del dominio en el quela operación delos usuarios individuales se ve afectada de forma significativa porlas interacciones con los otros usuarios

d) Nivel de servicio D

Representa una circulación de densidad elevada, aunque estable, la velocidad y lalibertad de maniobra quedan seriamente restringidas y el conductor o peatón

experimenta un nivel general de comodidad y conveniencia bajas. Los pequeñosincrementos del flujo generalmente ocasionan problemas de circulación.

Todos los vehículos deben regular su velocidad teniendo en cuenta la marcha devehículos precedentes.


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e) Nivel de servicio E

Condición en la que la intensidad llega a alcanzar la capacidad de la carretera, lavelocidad de todos se ve reducida a un valor bajo, bastante uniforme. La libertad

de maniobra para circular es extremadamente difícil y se consigue forzando a otrovehículo a ceder el paso.

Nivel de servicio F: Situación de congestión; producida cuando la intensidad queentra en tramo de carretera sobrepasa la capacidad de salida en la salida delmismo. En estos lugares se forman largas colas, donde la operación secaracteriza por la existencia de parada y arranque las cuales son extremadamenteinestables.

2.4 DISEÑO GEOMÉTRICO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL DEL VIADUCTO

Existen varios elementos estructurales que componen un puente, para una mejorcomprensión los clasificaremos de la siguiente manera:

a) Elementos de la Superestructurab) Elementos de la Subestructurac) Elementos de Fundación

d) Elementos de conexión

FIGURA 10: ELEMENTOS QUE COMPONEN UN PUENTE

Fuente: MOJICA APARICIO, Juan Carlos; Apuntes de Puentes


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2.4.1 Elementos de la Superestructura

Los elementos estructurales que componen la superestructura, están afectadosdirectamente por la carga móvil (camión tipo) que transita por el puente, estos

elementos son los siguientes:

Postes y pasamanos

Losa tablero

Aceras y Bordillo

Capa de rodadura, durmientes y rieles

Vigas longitudinales

Vigas transversales (Diafragmas)

FIGURA 11: ELEMENTOS DE LA SUPERESTRUCTURA


2.4.1.1 Elementos de la Subestructura

Son los elementos del puente que se encargan de resistir y transmitir las cargasde la superestructura a la fundación y estas compuestas por los siguienteselementos:

Estribos Muros de contención Pilas Pilo nes


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2.4.1.2 Elementos de Fundación

Los elementos de fundación son aquellas estructuras capaces de resistir ytransmitir las cargas del puente al suelo de fundación, estos elementos son:

Fundaciones superficiales directas (zapatas - losas de fundación) Fundaciones profundas (cabezales y pilotes)

2.4.1.3 Elementos de Conexión

Los elementos de conexión son aquellos que nos permiten conectar las piezas delos puentes, a continuación indicaremos algunos de ellos:

Aparatos de Neopreno Soldadura Tornillos, Remaches, etc.

2.4.2 Hormigón Armado

La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigónreforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. El hormigón armadose utiliza en edificios de todo tipo caminos, puentes, presas túneles y obrasindustriales. Para el presente trabajo todos los elementos de HºAº seráncalculados mediante la Norma ACI 318-11.

En las propuestas de la selección del tipo de puente, el primer parámetro que sedebe considerar es la luz del puente, para ello previamente deberá tomarse encuenta lo siguiente:

Puente Losa de HºAº L= 3 – 8 metros

Puente Losa y Viga de HºAº L= 8 – 25 metros

Puente Arco de HºAº L= 80 – 390 metros

Puentes Mixto con Losa y Viga Metálica L= 10 – 45 metros


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2.4.2.1 Cálculo de las armaduras

Según las especificaciones AASHTO para el diseño de puentes por el MétodoEstándar, las barras de armadura, el alambre conformado, el alambre estirado en

frío, las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambreconformado deberán satisfacer los requisitos para materiales especificados en el

Artículo 9.2 de la norma AASHTO LFD Bridge Construction Specifications.

Las armaduras deberán ser conformadas, excepto que para espirales, estriboscerrados y mallas de alambre se podrán utilizar barras lisas o alambre liso.

La tensión de fluencia nominal deberá ser la mínima especificada para el grado deacero seleccionado, excepto que para propósitos de diseño no se deberán utilizartensiones de fluencia superiores a 520MPa. La tensión de fluencia o grado de lasbarras o alambres se deberán indicar en la documentación técnica. Sólo se podránutilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobación delPropietario.

Si se desea asegurar la ductilidad o se requieren soldaduras, se deberíaespecificar acero que satisfaga los requisitos de ASTM A 706M.

El módulo de elasticidad del acero de las armaduras, Es, se deberá asumir igual a200.000 MPa o 2038735,9 Kg/cm².

1) Cuantía necesaria

Dónde:

As = Área de acero de refuerzob = Ancho de la cara en compresiónd = Distancia desde la fibra extrema de compresión hasta el refuerzo detensión

= ·


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2) Cuantía Balanceada de Diseño

La cuantía balanceada de diseño se deberá calcular con la ecuación, la que debecumplir los requisitos de cuantía máxima y mínima.

Sabiendo que β1=0.85 Dónde:f’c = Resistencia característica del hormigón en compresiónfy = Resistencia del acero por fluencia debido a esfuerzos de tensión3) Cuantía Mínima

La cuantía mínima se determina mediante la siguiente ecuación

Dónde:

: Resistencia del acero por fluencia debido a esfuerzos de tensión4) Cuantía Máxima

La cuantía máxima se calculara con la ecuación:

Dónde:: Cuantía balanceada de diseño

5) Área de RefuerzoEl área de refuerzo de acero requerido está dado por

=0.85· 1· ´ · 60906090

=14

=0.75·

=∅· ·2


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Sabiendo que =0.90Dónde:Mu = Momento Ultimo de Diseñod = Peralte Efectivo

a = Profundidad de Bloque de Compresión6) La profundidad de Bloque de Compresión

Dónde:b = Ancho de la Cara de Compresión7) Armadura Mínima por Temperatura

8) Armadura de distribución

Según artículo 9.7 AASHTO indica que en la parte inferior de las losas se deberádisponer Armadura (Armadura de Distribución) en la dirección secundaria; estaarmadura se deberá calcular como un porcentaje de la armadura principal paramomento positivo:

Si la armadura principal es paralela al tráfico:

Si la armadura principal es perpendicular al tráfico:

Dónde:S = longitud de tramo efectiva considerada igual a la longitud efectiva

especificada en el Artículo 9.7.2.3 (mm)

= ²2··∅· ´ ·

=0.002· ·

=1750≤50%

=3840≤67%


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2.4.2.2 Diseño de la armadura por corte

La norma AASHTO considera que el cortante en un elemento de hormigón armadose calcula de la siguiente manera:

Dónde:Vc = Resistencia del concreto al cortef’c = Resistencia característica del hormigón en compresiónEl esfuerzo de corte último es:

Dónde:Vu = Esfuerzo de corte ultimoQu = Cortante ultimo mayorado

= Factor de minoración por cortebw = Ancho de la viga

A su vez se debe considerar las siguientes recomendaciones

Si Vu ≥ Vc

Se colocara la armadura necesaria por corte.

Si Vu < Vc

Solamente se colocara armadura mínima.

Si Vu - Vc≥ 2.12√f´cSe deberá cambiar la sección del hormigón.

La separación de los estribos rectos está dada por la siguiente formula:

=0.53· ´

=∅· ·

= ··


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Dónde:Fy = Resistencia del acero por fluencia debido a esfuerzos de tensión

Av = Área de la armadura de corteS = Separación del estribo recto

A su vez la norma limita la separación máxima de los estribos de donde se toma elmenor valor

2.4.2.3 Calculo de elementos de Hormigón Armado del puente

El método aproximado que propone la Norma AASHTO ESTÁNDAR paraencontrar los factores de carga interna y externa, consiste en idealizar que la losaactúa como simplemente apoyado desde la losa en voladizo, pasando por la vigaexterior hasta la viga interior.

a) Diseño de la losa interior

La norma AASHTO ESTÁNDAR recomienda la siguiente altura para la viga, estocon la finalidad de evitar el control de deflexión.

Dónde:L = Luz de la viga (m)b) Luz de cálculo de la losa interior

Dónde:b = Ancho del Nervio de la Vigas = Separación entre Vigas de Centro a Centro

=2

ℎ≥ 2.7518 ℎ≥0.07·

=/2


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c) Espesor de la losa

Según el artículo 8.9 para evitar el control de deflexiones el espesor de la losaserá:

Dónde:Lc = Luz de cálculo medido de extremo de viga hacia el otro extremo de lasiguienteSe escogerá el mayor por motivo de seguridad

2.4.2.4 Calculo de los momentos flectores de la losa

El momento por carga muerta y viva será determinado de la siguiente manera:

FIGURA 12: MOMENTOS FLECTORES EN LA LOSA


t m Lc

17.030

05.3

t 0.07 Lc

t15

Lc


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El momento por carga muerta será:

El momento por carga viva será:

Dónde:q = Carga muerta de la losa (kg/m)P = Carga de una rueda trasera (kg)0.80 = Factor de continuidad en losas

2.4.2.5 Diseño de la losa en voladizo

La norma AASHTO ESTANDAR especifica en su sección 3.24.2 que para eldiseño de la losa en voladizo, la carga de la rueda trasera, debe estar ubicada enel diseño a una distancia de 30 cm desde la cara del bordillo, En caso de noemplearse bordillos ni aceras, la carga de la rueda será ubicada a 30 cm de lacara de los parapetos o protectores de tráfico

FIGURA 13: BORDILLO DEL PUENTE DEL VIADUCTO


=0.80· ·²8

=0.80· ·0.619.75


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2.4.2.6 Consideraciones del pre diseño

La Norma AASHTO recomienda la siguiente altura para la viga de Ho Ao, esto conla finalidad de evitar el control de deflexiones

Para vigas simplemente apoyadas, la norma también recomienda:

Debido a motivos constructivos se adoptara medidas tales que no dificulten su

construcción.

Para las vigas transversales (diafragmas) la norma AASHTO especifica que losdiafragmas serán colocados en el interior del tramo (entre vigas) y en el extremodel tramo y deben ser ubicados a distancias no mayores a 40 pies (12 m.)

La altura del diafragma será:

Dónde:hv =altura de viga

El ancho efectivo “b” que incide en la viga, la norma estipula como el valor menorde las siguientes condiciones:

ℎ≥ 2.7518

ℎ≥0.07·

≤12·

≤4 ≤

h diafragma = 0.70 – 0.80 h v


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FIGURA 14: DISEÑO VIGA "T"

.Fuente: MOJICA APARICIO, Juan Carlos; Apuntes de Puentes

2.4.2.7 Cálculo de Momentos y Cortantes

a) Líneas de influencia

Las líneas de influencia son gráficos que se realizan a escala, los cuales nospermiten calcular los esfuerzos normales, cortante y el momento flector, en unasección determinada de la estructura, principalmente cuando la estructura essometida al paso de una carga unitaria.

Las líneas de influencia se las determina, cuando se hace circular a lo largo de unelemento estructural una carga puntual unitaria, esto nos permite determinar ungráfico de esfuerzos unitarios para la sección considerada.

b) Líneas de influencia en vigas de rigidez infinita

Las líneas de influencia que se calculan para las vigas de rigidez infinita (vigas

diafragmas o vigas transversales) tienen una variación en su metodología decálculo con respecto a las líneas de influencias que se calcula con las vigasprincipales o vigas longitudinales; esto debido principalmente a las característicasque adquieren la vigas al ser consideradas como rígidas.


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Para la determinación de las líneas de influencia de estas vigas transversales,utilizaremos el método de Courbon, para determinar los máximos esfuerzos

FIGURA 15: ANALISIS SEGÚN EL MÉTODO DE COURBON


Las reacciones en estas vigas transversales son distintas; sin embargo se

mantienen constantes la rigidez (Ks) del resorte.

La reacción generalizada en estas vigas transversales será:

Dónde:

Ri = Reacción en el apoyo que se esté considerandoP = Carga puntual unitarian = Número de vigas principales (apoyos)S = Separación entre ejes de las vigas principalesi = Número del apoyo (numerado de derecha a izquierda)α = Abscisa de la carga P con respecto al centro de la viga

=1 6·1 2·1·


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2.4.2.8 Muros de Tierra Armada

Los muros de tierra armada son sistemas en los cuales se utiliza materialestérreos como elementos de construcción, la tierra armada es una asociación de

tierra y elementos lineales capaces de soportar fuerzas de tensión importantes;estos últimos elementos suelen ser tiras metálicas o de plástico. El refuerzo detales tiras da al conjunto una resistencia a tensión de la que el suelo carece en símismo, con la ventaja adicional de que la masa puede reforzarse única oprincipalmente en las direcciones más convenientes. La fuente de esta resistenciaa la tensión es la fricción interna del suelo, debido a que las fuerzas que seproducen en la masa se transfieren del suelo a las tiras de refuerzo por fricción.

Los muros de tierra reforzados son muros flexibles, sus componentes principalesson: Suelo granular, tiras de refuerzo ya sea geotextil o tiras metálicas y unrecubrimiento sobre la cara frontal llamado también escama.

FIGURA 16: MURO DE TIERRA REFORZADA

Fuente: Braja M. Das; Principios de Ingeniería de Cimentación


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Se calculara las tensiones internas producidas por el material y la sobrecarga

Para suelos granulares sin sobrecarga

Para suelos granulares con sobrecarga en la parte superior

=+ Para = 1∗

Para z2b

FIGURA 17: ANALISIS DE UN MURO DE RETENCION DE TIERRA REFORZADO

Fuente: Braja M. Das; Principios de Ingeniería de Cimentación

1= 1∗ ∗

=

=2


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2.4.3 Hormigón Presforzado

El preforzado es una aplicación intencional de una carga de compresión a unelemento estructural, previo a la aplicación de las cargas de diseño, esto se realiza

con el propósito de mejorar su comportamiento estructural y su resistencia

La aplicación de la carga previa de compresión, trata en lo posible en que sereduzcan o eliminen los esfuerzos de tracción en el concreto, actualmente lasnormas es permisible de resistir algo de esfuerzo a tracción y un cierto ancho degrietas

El presfuerzo genera un mejoramiento global del comportamiento del hormigónestructural que amplía el campo de aplicabilidad del concreto reforzado, llevandono sólo a luces mucho mayores de las que se hubieran creído posibles, sinotambién permitiendo la utilización de formas estructurales innovadoras.

El concepto original del hormigón presforzado consistió en introducir en vigassuficiente precompresión axial para que se eliminaran todos los esfuerzos detensión que actuarán en el concreto. Con la práctica y el avance en conocimiento,se ha visto que esta idea es innecesariamente restrictiva, pues pueden permitirseesfuerzos de tensión en el hormigón y un cierto ancho de grietas.

Hormigón presforzado: hormigón en el cual han sido introducidos esfuerzosinternos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes debido acargas externas son contrarrestados a un grado deseado.

2.4.3.1 Diseño de Vigas Presforzadas

Para el diseño de las Vigas Presforzadas se debe tomar en cuenta las siguientes

consideraciones:

a) Consideraciones de los estados de tensiones

Debido a que el presfuerzo sufre variaciones a lo largo de la vida útil del elementoy que las cargas no actúan en forma simultánea, es necesario verificar tensiones


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sobre el elemento en diversas combinaciones de cargas o etapas de presfuerzoéntrelas que tenemos:

-En la etapa de Transferencia actúan las siguientes cargas:

Pretensado + Peso Propio de la Viga

-En la etapa de Colocado actúan las siguientes cargas:

Pretensado + Peso Propio de la Viga + Peso de Losa + Peso de Diafragma

-En la etapa de Servicio actúan las siguientes cargas:

Pretensado + Peso Propio de la Viga + Peso de Losa + Peso de Diafragma + Peso

del Bordillo + Peso de Rodadura + Sobrecargas

b) Pérdidas Parciales

Se denominan pedidas parciales del presfuerzo a todas las reducciones que seproducen en el debidas a: las características geológicas y mecánicas de losmateriales, equipo empleado, experiencia del personal, técnica del presfuerzo, etc.

Las pérdidas parciales en general se deben a:

Perdidas Instantáneas.- Son aquellas que se producen en un muy corto lapso detiempo entre las que tenemos:

1. Perdidas por fricción entre acero y vaina

ΔPfr = Perdida por Fricción

2. Perdida por deslizamiento de anclaje

ΔPdes = Perdida por Deslizamiento

3. Perdida por deformación elástica del hormigón

ΔPelas = Perdida por Flujo elástico del Hº


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Perdidas Diferidas.- Son aquellas que se producen a lo largo de la vida útil delelemento estructural, aproximadamente los primeros 5 años.

4. Perdidas por Retracción del Hº

ΔPret = Perdida por Retracción

5. Perdidas por Deformación Plástica del Hº

ΔPplas = Perdida por Deformación Plástica del Hº

6. Perdida por Relajamiento de la Armadura

ΔPrel = Perdida por Relajamiento del acero

c) Zona del Cable Medio

Es un sector a lo largo de la viga que delimita la colocación del cable medio demanera que no se presentan tensiones de tracción en ninguna parte de la misma.

Es importante indicar que la excentricidad media de los cables, debe encontrarseen el núcleo central de la viga, con la finalidad de que no aparezcan tensiones detracción en la sección.

d) Bloque de Anclaje

Dado que los extremos de la viga se deben alojar los anclajes que permiten que laarmadura activa aplique el presfuerzo, y por lo tanto la distribución de tensiones noes necesariamente lineal como en el resto del elemento, es necesario que estosextremos sean rectangulares de manera que se cuente con el espacio necesariopara alojar los anclajes y un mayor área para compensar la compensación de

tenciones.Dado que si la proyección horizontal de una fisura por cortante en la viga es iguala la altura de la misma se considera que la viga es inútil o esta inutilizada, elbloque de anclaje debe tener una longitud al menos igual a la altura total de laviga.


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2.4.4 Análisis de cargas

Las fuerzas ac tuantes en la estructura se determinan en el artículo 3 “Cargas yfactores de cargas” de las Especificaciones AASHTO para el Diseño de Puentes

por el Método AASHTO STANDARD.

2.4.4.1 Combinaciones de cargas

Cuando se diseña con LFD, se considera los eventos para las combinaciones decargas factoradas en condiciones últimas, es decir, condiciones de resistencia, yse establece algunas verificaciones para condiciones en servicio (control dedeflexiones, agrietamiento y fatiga).

Para el diseño con cargas factoradas, generalmente la estructura ya se encuentramás allá del rango elástico, en consecuencia, para aplicar correctamente LFD, elcálculo de esfuerzos internos debe ser realizado considerando el comportamientoinelástico de la estructura; sin embargo, para facilitar el proceso de diseño,

AASHTO simplifica el procedimiento y permite aplicar el método LFD utilizando elcálculo elástico de esfuerzos y deformaciones, lo que naturalmente constituye unainconsistencia, pero que para el caso de estructuras convencionales consideraaceptable.

En el diseño por el método LFD se debe cumplir:

Donde:RN = Resistencia Nominalβi = Factor de carga generalmente > 1

= Fuerza interna en el elemento por efecto de carga i

∅·> ·


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2.4.4.2 Criterios de diseño (Consideraciones iniciales)

El propósito primario de un puente de carretera es llevar con seguridad losvolúmenes necesarios de tráfico y cargas. Por lo general, los volúmenes de

tráficos presentes y futuros determinan el número y el ancho de los carriles detráfico, establecen la necesidad y el ancho de los bordes y el peso mínimo delcamión.

Los puentes se deben diseñar considerando debidamente los aspectosrelacionados con la inspeccionabilidad, economía, estética, transitabilidad,durabilidad, constructibilidad, mantenimiento, serviciabilidad y sobre todoseguridad del tráfico tanto de vehículos como de peatones.

Se tiene como un objetivo de diseño de puentes la responsabilidad primaria develar por la seguridad pública, se puede considerar como uno de los aspectos másimportantes en el diseño de puentes. Se deben proveer barandas a lo largo de losbordes de las estructuras para la protección del tráfico peatonal.

La facilidad de inspección de todos los miembros de un puente y de susconexiones es una consideración esencial en la etapa de diseño. Siempre que seafactible se debe proveer acceso para permitir inspecciones manuales o visualesdel interior de los elementos. Se deben evitar los sistemas estructurales de difícilmantenimiento.

Los puentes se deben diseñar de manera tal que su fabricación y montaje sepuedan realizar sin dificultades ni esfuerzos indebidos y que las tensionesresiduales incorporadas durante la construcción estén dentro de los límitestolerables. Además, hay que evitar los efectos estructurales que provocan las

deformaciones.En el diseño del puente se debe considerar la parte estética del mismo, lograndode esa manera una apariencia más agradable, mejorando las formas y lasrelaciones entre los elementos estructurales.


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2.4.4.3 Limitaciones de las deflexiones

En general, los puentes de carreteras de una luz simple o luces continuas sedeben diseñar para que la deflexión debida a la carga viva más impacto no exceda

1/800 de la luz. Para puentes peatonales en áreas urbanas, esta deflexión se debelimitar a 1/1000 de la luz. Para voladizos, por lo general, la deflexión no debeexceder 1/300 del brazo de voladizo, o de 1/375 cuando se tiene tráfico peatonal.

2.4.4.4 Tipos de cargas

La Standard Specifications for Highway Bridges de la AASHTO, requieren que lospuentes sean diseñados para soportar cargas muertas y vivas e impacto, o efecto

dinámico de la carga viva.Las estructuras también deben ser capaces de soportar otras cargas a las cualespueden estar sujetas, tales como fuerzas longitudinales, centrifugas, térmicas,sísmicas y de montaje.

2.4.4.5 Cargas muertas.

La carga muerta de un puente consiste específicamente del peso propio de laestructura, incluyendo la calzada, aceras, superficie de rodamiento, tubería,conductos, cables y otras utilidades de servicio público.

La carga muerta puede calcularse fácilmente conociendo los tamaños supuestosde los componentes estructurales. Las especificaciones estándar de la AASHTOindican los pesos de los materiales que deben utilizarse para estimar las cargas

apropiadas de diseño. Para el acero se considera un peso específico de 7850Kg/m³.


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2.4.4.6 Cargas vivas.

Las cargas vivas se refieren a las cargas debido a los movimientos dinámicos devehículos, automóviles, y peatones sobre los puentes. El código AASHTO permite

una reducción en la magnitud de las cargas vivas, si los esfuerzos se obtienencargando simultáneamente más de 2 líneas de tráfico, de acuerdo a la siguientetabla.

TABLA 13: PORCENTAJE DE CARGAS VIVASNumero de vías cargadas Porcentaje de carga efectiva1 y 2 vías 100%3 vías 90%4 vías o mas 75%


2.4.4.7 Camión estándar.

Consiste en un sistema de cargas puntuales que simulan el efecto de la presenciade vehículos sumamente pesados de 2 y 3 ejes sobre el puente, a los cuales selos nombra con las letras H y HS respectivamente. Este tipo de cargas se asumeque actúa sobre un carril del puente con un ancho de 10 pies (3.05 m). Existencuatro clases de cargas para vehículos de carreteras incluidas en lasespecificaciones estándar: H15, H20, HS15 y HS20. La carga H15 es 75% de lacarga H20 y la carga HS15 es 75% de la carga HS20.

FIGURA 18: CAMIÓN DE DISEÑO


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Fuente: Norma AASHTO STANDARD 2002

El código AASHTO indica que la carga mínima de diseño para puentes nuevospara autopistas y carreteras de primero, segundo y tercer orden debe ser la del

camión HS20-44. Muchos propietarios de puentes, reconociendo que la industriadel transporte usa camiones más pesados, están especificando cargas mayores.El camión HS-20-44 se ubica en distintas posiciones sobre cada carril del puentepara obtener el efecto máximo sobre cada elemento del mismo. Cuando un carrilde puente está sometido al camión HS-20-44, se supone que no actúa ningunacarga móvil adicional sobre el carril.

2.4.4.8 Carga equivalente.

La carga equivalente simula el efecto de un congestionamiento vehicular sobre elpuente. Consiste de una carga distribuida acompañada por una cargaconcentrada, las cuales se encuentran uniformemente repartidas sobre el puenteen las posiciones y longitudes de manera que produzcan los máximos esfuerzosen la estructura. Estas cargas se denominan de la misma manera como las cargasdel camión estándar.

FIGURA 19: CARGA EQUIVALENTE

Tipo de Camión q PM PQ

HS20-44H20-44

640 Lb/pie(952 kg/m)

18000 Lb(8165 kg)

26000 Lb(11794 kg)

Fuente: Norma AASHTO STANDARD 2002


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Al igual que en los camiones de carga, se supone que la carga distribuida actúasobre un ancho de carril de 10 pies, pero a diferencia de los camiones de carga, lacarga distribuida puede actuar en todos los tramos del carril que sean necesarios,mientras la carga concentrada solo puede actuar en una posición del puente y unasola vez en cada tramo del tablero del mismo con un valor de carga diferente paracortante y momento. Esta carga concentrada simula la existencia de algúnvehículo de mayor carga en algún lugar del tren de vehículos congestionados.

La carga equivalente se utiliza para diseñar los elementos de desarrollolongitudinal de ciertos puentes, así como ciertos elementos de apoyo de taleselementos longitudinales.

2.4.4.9 Impacto

El fenómeno de impacto se relaciona a la interacción del vehículo con el puente.La AASHTO especifica que los efectos dinámicos de las cargas móviles seexpresen como un fragmento de las cargas vivas según la formula empíricasiguiente:

Donde:I = Factor de ImpactoL = Longitud de Claro (pie)Por uniformidad en la aplicación de la fórmula de impacto, la longitud cargada, L,es definida:

1. Para el piso de calzada: el diseño de la longitud del claro.2. Para miembros transversales, como las vigas de piso, el claro del miembro

se toma centro a centro de los apoyos.3. Para calcular los momentos por carga de camión: la longitud del claro, o para

los brazos en voladizo, la longitud de la porción cargada del claro es delcentro del momento al eje más lejano.

=50125≤0.30


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4. Para cortante debido a las cargas de camión: la longitud de la porcióncargada del claro del punto bajo consideración a la reacción más lejana; paralos brazos en voladizo, usar un 30% como factor de impacto.

5. Para claros continuos: la longitud del claro bajo consideración para elmomento positivo, y el promedio de dos claros cargados adyacentes para elmomento negativo.

2.4.4.10 Cargas de viento

El viento actúa como una carga por unidad de superficie, ejerciendo una presiónen las áreas expuestas del puente, su dirección y su velocidad es variabledependiendo del lugar donde será construido. Debido a su ángulo de incidencia

esta carga actúa en el sentido longitudinal del puente q WL y en el sentidotransversal del puente q WT

Para puentes convencionales y estables se recomienda calcular los efectos delviento de la siguiente manera:

FIGURA 20: CARGA DE VIENTO


Las cargas de viento mínimas que inciden en la superestructura del puente, soncargas por unidad de superficie y distribuidas, que actúan dependiendo del áreaexpuesta y de su ubicación.


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2.4.5 Fundaciones

Para diseñar los elementos de fundaciones, es necesario conocer elcomportamiento más real de la interacción: carga – estructura- cimiento – suelo.

Para seleccionar un cimiento, es recomendable cumplir los siguientes aspectos:

Realizar un estudio completo y detallado del suelo de fundación

Conocer las cargas externas actuantes con precisión

Determinar el comportamiento estructural: estructura – cimiento – suelo.

Seleccionar la mejor alternativa en función a costo y diseño

En el diseño de fundaciones se debe tomar muy en cuenta el tipo de estructura, el

tipo de cimiento y la rigidez de ambos elementos, las cargas externas actuantes, lacapacidad resistente y los asentamientos del suelo de fundación.

2.4.5.1 Fundaciones profundas

Las fundaciones profundas se utilizan, cuando el suelo superficial no es losuficientemente resistente para soportar las cargas externas de la estructura, paraesos casos se hace necesario utilizar elementos estructurales, los cuales nosayudaran a transmitir estas cargas externas a estratos más profundos yresistentes.

La resistencia de las fundaciones profundas, está determinada por su resistenciade punta, su resistencia por fricción o por la suma de ambas resistencias. En lasiguiente figura se ilustran estos tres casos:


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FIGURA 21: RESISTENCIA DE LOS PILOTES


e) Método Terzaguhi Peck

1) Capacidad de Punta

Ap = Área en la punta del pilote circular pilote 4D

A2

p

Nc, Nq, N = factores de carga según ábacos o fórmulashi = altura de los estratos del suelo (m)

i = Peso específico de los estratos del suelo (tn/m³)B = Peso específico en la punta del pilote ( tn/m³)

D = Diámetro en la punta del pilote (m)

2) Capacidad por Fricción

P = Perímetro de la sección del pilote (m) P = . D Pilote circular

= [1.3· · ·ℎ· ·]

= ·ℎ ·


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hi = Altura de los estratos del suelo (m)Fsi = Rozamiento lateral sobre el fuste del pilote (tn/m²)

3) Capacidad Resistente Total

4) Capacidad Admisible del Pilote

Fs=3.00

2.5 FORMULACIÓN, EVALUACIÓN Y DIRECCIÓN DE OBRAS

2.5.1 Sistema por Cálculo de Precios Unitarios

La finalidad de un análisis de precios unitarios APU, es el de conocer el PrecioUnitario de cada actividad que se realizará durante toda la obra.

Este es analítico, ya que el calculista en base a los pliegos de condiciones,especificaciones y a los planos, calcula los precios unitarios de cada uno de losítems, así mismo los correspondientes volúmenes de obra, estableciendocantidades parciales para luego englobarse en un total.

Luego se realiza el cálculo de los precios unitarios en el cual se tomara en cuentael costo de los materiales y mano de obra en función a los precios actuales, paralo cual se tomara como base de datos la revista del constructor y de un programaespecializado en análisis de precios Unitarios (ACP), así también el costo de las

herramientas y/o maquinaria, gastos generales (costo de funcionamiento yoperación) y utilidad para concluir con el costo total o presupuesto de obra queestá en función de los cómputos métricos y el análisis de precios unitarios

=

=


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2.5.2 Cómputo Métrico

Los Cómputos Métricos son problemas de medición de longitudes, áreas yvolúmenes que requieren el manejo de fórmulas geométricas; lo términos

cómputo, cubicación y metrado son pa

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