Expediente Tecnico Puente Delta - Rutas de LIma Rev 01 - 29 Mayo 2014

EXPEDIENTE TÉCNICO DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL DE PUENTE PEATONAL DELTA

Rev. B

APROBADO POR:

Jefe de Disciplina Ingeniero Jorge Luis Bazán Serrano

Jefe de Proyecto Ingeniero William Baca Escobar

Cliente Rutas de Lima

Revisión Hecho

Por Descripción Fecha Revisado Aprobado

A J. Bazán Emitido para coordinación interna

22/05/14 W. Baca L.Flores

B J. Bazán Emitido para recepción del cliente

28/05/14 W. Baca L.Flores

COMENTARIOS DEL CLIENTE:

PROYECTO DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL

DE VIGA DE PUENTE PEATONAL DELTA

Proyecto: PR 68-14 – Proyecto de Reforzamiento Estructural de Puente Peatonal Delta

Expediente Técnico 28/05/2014

Rev. B

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ÍNDICE GENERAL

PROYECTO DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL DE VIGA DE PUENTE

PEATONAL DELTA – PANAMERICANA NORTE KM 17+958

EXPEDIENTE TÉCNICO DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL DE

PUENTE PEATONAL DELTA

MEMORIA DESCRIPTIVA

MEMORIA DE CÁLCULO

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

METRADOS

PRESUPUESTO Y ORDEN DE COMPRA

PANEL FOTOGRÁFICO

PLANOS



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MEMORIA DESCRIPTIVA



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MEMORIA DESCRIPTIVA



I. GENERALIDADES:

Alcance:

El presente Informe describe los trabajos realizados para proyectar el sistema de

refuerzo FRP para la viga de concreto armado del puente peatonal Delta, ubicado en la

panamericana Norte KM 17+958. El proyecto de Reforzamiento Estructural del Puente

en mención tiene como objetivo recuperar la capacidad estructural resistente de la viga

afectada, por medio de la aplicación del sistema de refuerzo FRP con fibras de carbono.

El proyecto de reforzamiento en mención ha sido elaborado por TOP CONSULT

INGENIERÍA SAC a solicitud de CONSTRUCTORA RIVERA FEIJÓO, y en conformidad

a los requerimientos alcanzados por la empresa concesionaria RUTAS DE LIMA.

Antecedentes:

El peralte de la viga de concreto (sentido sur – norte) del puente peatonal ha sido

impacto por un camión pesado, lo cual ha ocasionado que los cables de postensado

hayan resultado dañados, estos daños no garantizan la eficiencia del sistema resistente

del puente peatonal en el tramo afectado, haciéndolo inseguro y propenso a fallar si es

sujero a sobrecargas.

Se ha recibido el informe de “INSPECCIÓN Y EVALUACIÓN ESTRUCTURAL DE

PUENTES VEHICULARES Y PEATONALES DE LA CONCESIÓN RUTAS DE LIMA

TRAMO NORTE Y SUR” elaborado por la empresa ÁLAMO CONSULT, donde indican

que el estado de conservación del puente, características estructurales y geométricas del

mismo, sin embargo no precisan si se trata de una viga continua o discontinua. Cabe

indican que no se cuentan con planos de estructuras del puente en referencia.

Fotografía 01: Daño del refuerzo y postensado en puente peatonal impactado.



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Ubicación del proyecto:

Se encuentra ubicado sobre la Ruta PE-1N de la Panamericana Norte KM 17+958, en

las siguientes coordenadas UTM:

Coordenada Este : 274982 m

Coordenada Norte : 8675383 m

Figura 01: Ubicación del Puente Delta

Sobre los daños producidos por el impacto de camión:

La superestructura del puente, tramo Sur a Norte, presenta las siguientes características

tras el impacto del camión pesado:

Se encuentra agrietada en la zona de impacto, los cables de preesfuerzo se

hallan cortados en su totalidad, lo cual representa un peligro inminente.

El tramo afectado presenta deflexiones del orden de 35 mm.

Los pilares que sostienen el tramo afectado se hallan fisurados.



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II. OBJETIVOS:

Se ha realizado el presente documento con la finalidad de conseguir los siguientes

objetivos:

- Rehabilitar el puente peatonal Delta por medio de un reforzamiento estructural que

garantice una resistencia adecuada frente a las demandas de carga proyectadas.

- Implementar procedimientos que permitan lograr el primer objetivo, que contemplen los

aspectos de funcionalidad, seguridad y economía.

III. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO:

El puente peatonal Delta fue impactado por un camión a principios del mes de mayo del

presente año, afectando las estructuras resistentes del mismo, lo que ocasionó que el

mismo se convierta en un puente con riesgo de colapso.

Ante la inseguridad que esto representa tanto para los peatones del lugar como para los

vehículos que diariamente transitan por la carretera adyacente, la concesionaria Rutas de

Lima, en su misión de mantener vías de comunicación seguras solicitó a sus consultoras

alternativas de solución para el problema descrito, siendo la alternativa de reforzamiento la

más adecuada para este incidente.

La metodología de reforzamiento seleccionada como adecuada para este proyecto es el

reforzamiento con bandas de fibra de carbono (FRP), que tiene la ventaja de una rápida

intervención y puesta en marcha del puente peatonal frente a las otras alternativas

seleccionadas.

IV. TRABAJOS A REALIZARSE:

Los trabajos proyectados para rehabilitar y reforzar las estructuras dañadas del puente

peatonal afectado son las que se describen a continuación:

1.00 OBRAS Y TRABAJOS PRELIMINARES

1.01 Movilización y Desmovilización Permanente

1.02 Oficinas, almacén y Caseta de Guardianía

1.03 Limpieza permanente de Obra

1.04 Guardianía de Obra

1.06 Energía para la Obra - Grupo Electrógeno + Combustible

1.07 Personal Vigía para orientación de tránsito (Trabajos Nocturno)

Desvío de Trafico (04 noches 11 Pm a 5 AM) Por Rutas de Lima

2.00 REPARACIÓN ESTRUCTURAL EN VIGA DAÑADA.

2.01 Apuntalamiento provisional de puente.

2.02 Inyección de Fisuras en Puente

2.03 Reparación de viga de concreto dañada (Mortero epoxico)

3.00 TRATAMIENTO A LA SUPERFICIE DE CONCRETO PREVIO FIBRA

CARBONO



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3.01 Armado y desarmado de andamios tipo Ulma o similar para trabajos de

pintura, tratamiento de concreto, fibra de carbono. ( 4 Noches)

3.02 Preparación de Superficie de Concreto para adherir FRP

4.00 INSTALACIÓN DE REFUERZO DE FIBRA DE CARBONO.

4.01 Refuerzo con Fibra de carbono Tyfo SCH-41 - Fyfe en Vigas - por flexión

4.02 Refuerzo con Fibra de carbono Tyfo SHE-51 - Fyfe en Vigas - por corte

4.03 Pintura de poliuretano contra rayos UV - para protección de fibra de carbono

5.00 VARIOS - PROTECCION DE REFUERZO CONTRA EL IMPACTO

5.01 Eliminación de material excedente.

5.02 Protección de la fibra de carbono con plancha metálica de 6mm en el ancho

de la viga - Instalación y acabado de plancha.

5.03 Capa aislante de fibra de vidrio 200gr/m2 entre plancha metálica y fibra de

carbono

V. PRESUPUESTO DEL PROYECTO:

El presupuesto para la ejecución de los trabajos de reforzamiento y rehabilitación

descritos en el ítem anterior para poner en marcha el puente Delta es:

COSTO DIRECTO $18 946.43

GASTOS DIRECTOS E INDIRECTOS DE OBRA

$3 789.29

UTILIDAD DE OBRA $947.32

SUB TOTAL DE OBRA $23 683.04

IGV $4 262.95

COSTO TOTAL $27 945.98

Con precios vigentes al mes de mayo del 2014.

VI. PLAZOS DE EJECUCIÓN:

El plazo de ejecución estimado para la ejecución de los trabajos de reforzamiento es de

05 días útiles.



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MEMORIA DE CÁLCULO



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MEMORIA DE CÁLCULO



I. NORMAS Y ESTÁNDARES:

Los siguientes códigos han sido tomados en cuenta para la revisión y diseño de la

estructura de refuerzo:

- RNE Reglamento Nacional de Edificaciones (Perú) – 2009

o E.020 – Cargas

o E.060 – Concreto Armado

- ACI American Concrete Institute (EE.UU) – 2008

o ACI 440.2R-08 – Guide for Design and Construction of Externally bonded

FRP Systems.

II. MATERIALES:

Para el análisis y diseño del refuerzo de la viga de concreto armado se ha ignorado el

efecto del postensado afectado y se han considerado solamente los siguientes

materiales estructurales, y sus parámetros técnicos respectivos:

Concreto:

Vigas y Losas (según informe de ÁLAMO CONSULT)

Resistencia a la compresión : f’c = 300 kg/cm2

Módulo Elástico : Ec = 250 000 kg/cm2

Acero de refuerzo:

Refuerzo corrugado (existente)

Esfuerzo de fluencia : fy = 4200 kg/cm2

Módulo elástico : Es= 2 000 000 kg/cm2

Fibra de carbón:

Tyfo SCH - 41 – Fyfe

Fu (esfuerzo último) : 834 MPa

E (Módulo elástico) : 82 GPa

ϵu (deformación unitaria máxima) : 0.01



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III. CARGAS DE DISEÑO:

La estructura de soporte se analizó y diseñó con el fin de soportar las cargas

provenientes de la gravedad, tanto por peso propio como de la sobrecarga de diseño:

Cargas Muertas:

Considera el peso propio de todos los elementos que conforman el sistema

estructural así como las cargas que actúan permanentemente por acción de la

gravedad.

Se han utilizado los siguientes valores de peso específico para estimar las

cargas:

Concreto : 2400 kg/m3

Acabados : 100 kg/m2

Barandas y accesorios : 50 kg/m2

Cargas Vivas:

Comprenden a todas las sobrecargas que actuarán sobre las estructuras

provenientes del tránsito peatonal. Se ha considerado una sobrecarga de 500

kg/m2 sobre el puente.

IV. COMBINACIONES DE CARGA PARA DISEÑO

4.1. Estado Límite Último (U):

Considera las siguientes combinaciones de carga:

U: 1.4D + 1.7 L

Dónde:

D: Carga muerta, correspondiente al peso propio de los elementos

estructurales y no estructurales

L: Carga Viga, correspondiente a las sobrecargas consideradas en los

encofrados.

4.2. Estado Límite de Servicio (S):

Considera las siguientes combinaciones de carga:

1.0D + 1.0 L (carga viva total)

1.0D + 0.5 L (carga viva reducida)

1.0D (sólo carga muerta)



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V. ANÁLISIS ESTRUCTURAL:

Se ha realizado un modelo matemático de elementos lineales en el software de análisis

SAP2000 v16, en base a elementos Frame y al que se han ingresado las vigas en base

a Concreto f’c 300 kg/cm2 y las cargas en mención.

En un primer modelo se ha considerado el mecanismo actual del puente, en el cual se ha

producido probablemente una rótula en la zona de impacto. En el siguiente caso el

modelo del sistema continuo del proyecto, y un tercero del modelo actual existente con

rotula y apuntalado para determinar las cargas actuantes durante la aplicación del

sistema de refuerzo.

Figura 01: Modelo de elementos Finitos utilizado para el análisis.

ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA:

Las cargas últimas se han obtenido de la combinación por estado límite último; el diseño del FRP se ha realizado por estado último, así como por estado de servicio.

Se han analizado tres casos: de puente en estado actual con zona rotulada, el caso de puente continuo al que se apunta a restituir y el caso del puente actual apuntalado en un extremo.

A. PUENTE EN ESTADO ACTUAL, CON VIGA ROTULADA: Este estado vienen a ser los esfuerzos últimos teóricos al que la viga estaría sometida si se considera que se ha formado una rotulación en la zona de impacto donde el acero fue arrancado (no resiste flexión). En este estado, el tramo afectado se encuentra soportado únicamente por el refuerzo negativo del apoyo intermedio, permitiendo giros y deflexiones grandes en el tramo afectado si este fuera sobrecargado.

Figura 02: Diagramas (U) de momento flector último (t-m) de la estructura.



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Figura 03: Diagramas de momento flector sólo por carga muerta (t-m) de la estructura.

Figura 04: Diagramas (S) de deformada en estado de Servicio.

B. PUENTE CONTINUO: Este estado corresponde al puente proyectado, y al estado al que se apunta mediante la rehabilitación del puente, haciendo que la sección reforzada sea capaz de soportar un momento mayor al Mu = 42.92 t-m.

Figura 05: Diagramas (U) de momento flector (t-m) de la estructura.

Figura 06: Diagramas (U) de fuerza cortante (t) de la estructura.

Figura 07: Diagramas (S) de deformada en estado de Servicio.



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C. PUENTE EN ESTADO ACTUAL, APUNTALADO: Corresponde al estado último de cargas muertas y vivas actuales del puente en su estado actual (rotulado en zona de impacto) y apuntalado en un extremo. Este análisis nos permite conocer las cargas actuantes durante la aplicación de las fibras de carbono, necesarias para el diseño del reforzamiento.

Figura 08: Diagrama de momento flector (t-m) por carga muerta de la estructura

apuntalada.

Del análisis elástico se tienen que las flechas para el puente en cuestión están dentro

de los rangos recomendados para mantener la viga del puente en su rango elástico

bajo cargas de servicio, y son compatibles con las flechas medidas en campo (δ = 35

mm).

Tabla 01: Resultados de flecha máxima en estado de Servicio.

Estado Modelo SAP2000 Límite recomendado (L=14m)

1.0D+1.0L 52.7 mm 58.3 mm (L/240)

1.0D 28.7 mm

VI. DISEÑO DEL REFUERZO CON SISTEMA FRP DE FIBRAS DE CARBONO:

Uno de los métodos ampliamente utilizados en la actualidad es el reforzamiento con

fibras de vidrio y de carbono (sistema FRP), que por sus propiedades mecánicas ofrecen

excelentes resultados al combinarlos con elementos estructurales como vigas, losas,

columnas y muros, cuando se requiere reforzar por cortante y flexión. Además el sistema

FRP ofrece otras ventajas constructivas y de acabados, siendo la razón por la cual se ha

optado por la utilización de este sistema para el reforzamiento de vigas con déficit de

resistencia a flexión.

Información para el diseño del

refuerzo:

Características:

F’c : 300 kg/cm2

Fy : 4200 kg/cm2

As : 6 ø ½’’



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Cargas:

Cargas Actuantes

(puente actual

apuntalado)

Momento flector positivo

(t-m)

- Por carga muerta

0.73

- Por Carga Viva

0.61

Cargas Finales

(puente reparado)

Momento flector positivo

(t-m)

- Por carga muerta

13.41

- Por Carga Viva

14.28

VII. HOJA DE CÁLCULO DE FIBRA DE CARBONO:



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Proyecto: REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL DE PUENTE PEATONAL

Cliente: RUTAS DE LIMA Fecha:

Diseño: Ing. William Baca Revisó: Ing. William Baca

Viga: VigA T 50x150x35 Diseño de Hoja: J.Bazán & W.Baca

Refuerzo: 3 Bandas de Tyfo SCH-41

PROPIEDADES DE LA SECCION

Concreto armado:

f'c: 300 kg/cm2 As: # varillas 1 6

Diametro '' 1/2

fy: 4200 kg/cm2 # varillas 2

Es: 2000000 kg/cm2 Diametro '' -

β1 : 0.85

Sección: As : 7.62 cm2

b: 150 cm

h: 50 cm

d: 44.37 cm

Sistema de Refuerzo FRP

Tipo de Fibra:

Valor de diseño:

Propiedades de la lámina compuesta: SI SG

Esfuerzo Último de Tensión en la dirección primaria Ffu: 986 MPa 10054 kg/cm2

Elongación de rotura εfu: 0.01 0.01

Módulo de tensión Ef: 95.8 GPa 976891.8 kg/cm2

Espesor de la làmina tf: 1.02 mm 1.02 mm

Factor de Reducción por degradación del sistema, por exposición al medio ambiente (ACI-440 Tabla 9.1)

CE: 0.85

Factor de reducción por máxima delaminación (K) del FRP efd=(0.6 a 0.9)efu , mayores valores de εfd = (Kεfd) < εfu : K<1.3 :

K: 1.30

DISTRIBUCION DE REFUERZO FRP.

Capa Inferior (Af1)

N lam. 3 Numero de capas de refuerzo de FRP

B lam 35 cm Ancho de cada lamina de refuerzo de FRP

Af 10.71 cm2 Area de Refuerzo de FRP : ( Af = e . N . B)

df1 50 cm Distancia al centroide del Refuerzo FRP (H)

Capas Laterales (Af2)

N. Lados 2 Numero de Lados laterales

N lam. 3 Numero de capas de refuerzo de FRP

B lam 15 cm Ancho de cada lamina de refuerzo de FRP (por lado)

Af 9.18 cm2 Area de Refuerzo de FRP : (Af2 = N lados . e . N . B)

df2 42.5 cm Distancia al centroide del Refuerzo FRP (H-B/2)

NOTAS DE CALCULO - VIGAS REFORZADAS CON FRP

22/05/2014

D A T O S G E N E R A L E S

Tyfo SCH-41 de FYFE

Acero de Refuerzo:

Valores de Ensayo típico

df1df2

B1

B2



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Var. Valor Tipo de Comportamiento Valores Típicos Normalizados

NTE-060 ACI 2005

f = 0.90 Por Flexión y Tracción f = 0.90 f = 0.9 a .65

ψf = 0.85 Tensión FRP

Var. Valores CM CV Sismo

NTE-060 ACI 2005

1.40 1.70 1.4(cm) 1.7(cv) 1.2(cm) 1.6(cv)

1.25 1.25 1.00 1.25(cm+cv) + S 1.25(cm+cv) + S

Mserv = Mcm+ (% Mcv) 1.00 0.50

Var. Valor Und

Mo 0.73 Tn-m Momento actuante (Durante la colocación FRP)

Mcm 13.41 Tn-m Momento flector por Carga Muerta

Mcv 14.28 Tn-m Momento flector por Carga Viva

Msismo 0.00 Tn-m Momento flector por Sismo (Temporal)

ΔMm 0.00 Tn-m Incremento del Momento flector por Carga Muerta

ΔMv 0.00 Tn-m Incremento del Momento flector por Carga Viva

Var. Valor Und

Mu(1) 43.05 Tn-m Momento Ultimo de Diseño - Combinaciòn (1) Cm + CV

Mu(2) 34.61 Tn-m Momento Ultimo de Diseño - Combinaciòn (2) Sismo

Mu = 43.05 Tn-m Momento Ultimo de Diseño

Mservicio 20.55 Tn-m Momento de Servicio (Para Revisar Esfuerzos en Servicio)

ΔMu 0.00 Tn-m Incremento del Momento Último de diseño - Comb (1)

CALCULO:

1. PROPIEDADES DE DISEÑO

Propiedades de diseño : SI SG

Esfuerzo Último de Tensión en la dirección primaria Ffu: 838 MPa 8546 kg/cm2

Elongación de rotura o deformación máxima mominal del FRP εfu : 0.0085 0.0085

Elongación máxima por delaminación K*εfd : 0.0054 0.0054

Módulo de tensión Ef: 96 GPa 976892 kg/cm2

Espesor de la fibra : 0.102 cm 0.102 cm

Mu(2)

Mu(1)

FACTORES DE REDUCCIÓN DE CAPACIDAD - CONCRETO (f) FRP (Ψf)

Valores Típicos Normalizados

Descripción de la Variable

FACTORES DE AMPLIFICACION DE CARGAS

Descripción de la Variable

CARGAS ACTUANTES SIN AMPLIFICAR

MOMENTOS DE DISEÑO (AMPLIFICADAS)



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2. CALCULO DE LAS PROPIEDADES DE LA SECCION ESTADO ELASTICO AGRIETADO :

Ec = 259 807.6 Kg/cm² - Modulo de Elasticidad del Concreto 15000 Raiz (f`c)

n = 7.70 - Relación de modulos Es/Ec

(n)As = 58.7 cm2 - Secciòn Equivalente para calculo de inercia y eje neutro (n)As

p = 0.00115 - Cuantia de refuerzo por tracciòn p = As / (b d )

k = 0.12 - Factor para calculo de inercia y eje neutro k = -pn + Raiz ((pn)2 + 2pn)

kd = 5.51 cm Eje Neutro de la secciòn transformada agrietada (elastica sin frp)

Icr = 96 922.0 cm4 Momento de Inercia sección agrietada Icr = b(kd)3/3 + nAs (d-kd)2

Def. unitaria en la capa inferior del FRP en el instante de colocacion del FRP = Mo (df1 - kd)/(Ec Icr)

εbi(1) = 0.000129

Def unitaria en la capa lateral del FRP en el instante de colocacion del FRP = Mo (df2 - kd)/(Ec Icr)

εbi(2) = 0.000107

3. ESFUERZOS EN LA SECCION

Mo: 0.730 t-m

Mser: 20.550 t-m

Durante la colocación Bajo cargas de servicio % de esfuerzos por servicio

σc : 4 kg/cm2 117 kg/cm2 39%

σs : 225 kg/cm3 6341 kg/cm3 151%

4. DEFORMACIONES BAJO CARGAS DE SERVICIO

Durante el servicio

εc : 0.0004

εs : 0.0032

5. CALCULO DE LAS PROPIEDADES Y RESISTENCIA DE LA SECCION SIN REFUERZO DE FRP

a = 0.84 cm a = As fy / (0.85 fc b)

Mu = 1 265 822 Kg-cm Mu =Ø As fy (d - a/2)

Mu = 12.66 Tn-m Momento Resistente de la seccion sin refuerzo FRP

Mu = 43.05 Tn-m Momento Actuante de Diseño

Δ Mu = 30.39 Tn-m Deficit de Flexión (Mu actuante - Mu resistente)



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6. CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA SECCION REFORZADA CON FRP

Refuerzo Proporcionado de FRP en Tracción

Capa Inferior (Af1)

Af1 10.7100 cm² Area de Refuerzo de FRP : ( Af = e . N . B)

Deformación maxima por delaminación del sistema de FRP (Capa Inferior - Flexión)

εfd(1) = 0.004191 - Deformación por delaminación FRP εfd = 0.1323 Raiz (f`c/(n Ef tf))≤ 0.9εfu, 0.7εfu (NSM Bar)

kεfd 0.005449 ACI 440 08 (Unidades Kg - cm)

Capa Lateral (Af2)

Af2 9.1800 cm² Area de Refuerzo de FRP : ( Af = No lados e . N . B)

Deformación maxima por delaminación del sistema de FRP (Capa lateral - Flexión)

efd(2) = 0.004191 - Deformación por delaminación FRP εfd = 0.1323 Raiz (f`c/(n Ef tf))≤ 0.9εfu, 0.7εfu (NSM Bar)

kefd 0.005449 ACI 440 08 (Unidades Kg - cm)

7. RESISTENCIA POR FLEXION

Calculo del eje neutro c y ademas asumimos falla del concreto: tenemos:

c = 7.1753 cm Calculado

εc = 0.00300 Maxima deformacion del concreto

T ipo de falla (Fibra de Carbono o Aplastamiento de Concreto )

εfe = 0.01778 - Deformación efectiva en la fibra efe = εc(df - c)/c - εbi

efd(1) = 0.00545 - Deformación maxima por delaminaciòn del FRP

εfe = 0.00545 - Deformación efectiva en la fibra minimo de: efe o efd

Revisiòn de Esfuerzos, Deformaciones y Equilibrio

a) Concreto

εc = 0.000935 - Deformación del concreto para efe: εc = (εfe + εbi) (c/(df-c))

εc´ = 0.001963 - Parametro del bloque de esfuerzos εc = 1.7 f`c /Ec

B1 = 0.6981 - Parametro del bloque de esfuerzos B1 = (4εc´ - εc) / (6 εc´- 2εc)

α1 = 0.5737 - Parametro del bloque de esfuerzos α1 = (3εc´ εc - εc2) / (3 B1 εc´2)

Cc = 129 321.9 kg - Compresiòn del concreto: Cc = α1 B1 f`c b c



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b) Acero Tensiòn:

εs = 0.00484 - Deformación del acero efe: εs = (εfe + εbi) (d-c)/(df-c))

fs = 9 687.2 kg/cm2 - Esfuerzo en el Acero fs = Es εs < fy

fy = 4 200.0 kg/cm2

fs = 4 200.0 kg/cm2 - Esfuerzo en el Acero fs = Es εs < fy

Ts = 32 004.0 kg - Tensión en el Acero Ts = As fy

c) Fibra de Carbono:

(Capa Inferior - Af1)

εf1e = 0.00545

ff1 = 5 322.6 kg/cm2 - Esfuerzo en la fibra de carbono ff = Ef εfe

Tf1 = 57 005.4 kg - Tensión en la fibra de carbono

(Capa Lateral - Af2)

εfe2 = 0.00449 - Deformación de la fibra de carbono lateral efe: εs = (εfe + εbi) (d-c)/(df-c))

ff2 = 4 389.6 kg/cm2 - Esfuerzo en la fibra de carbono ff = Ef εfe

Tf2 = 40 296.9 kg - Tensión en la fibra de carbono lateral

f) Equilibrio de Fuerzas: R = -Cc + Ts + T f1 + T f2 = 0 -15.7 kg -0.01% Ts

Cc = 129 321.9 Sumatoria de Fuerzas de compresión

Ts + T f = 129 306.3 Sumatoria de Fuerzas de Tensión

R = -15.7 kg -0.01% (Ts+TF)

g) Calculo de la Resistencia Flexión Mn= Mns + Mnf1 + Mnf2 Mn = 56.6 Tn-m

Mns = 1 339 702.3 kg-cm Mns = As fy (d - B1 c /2)

13.40 Tn-m

Mnf1 = 2 707 496.7 Kg-m Mnf1 = Af1 ff1 (df1 - B1 c /2)

27.07 Tn-m

Mnf2 = 1 611 693.3 Kg-m Mnf2 = Af2 ff2 (df2 - B1 c /2)

16.12 Tn-m

Factor de Reducciòn por Flexión Ø - ACI 2005

εs = 0.00484

εy = 0.00210

Ø = 0.90 Para εs > 0.005

Ø = 0.89 Para εs < 0.005, es>ey

Ø = 0.65 Para εs < ey

Ø = 0.89 Factor de Reducción a considerar

Los Factores de Reducción seran:

Ø = 0.89 Factor de Reducción para Flexión

ψf = 0.85 Factor de Reducción para FRP

El momento Resistente de la Sección será:

Mu = 44.42 Tn-m Mu = Ø(Mns + ψf Mnf1 + ΨMnf2) de la Sección Reforzada con FRP

Usar 3 capa de 65.00 cm.

Incremento de Flexión en: 31.77 t-m ok

Rangos de Ø en función a εs



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Se usará - 03 Capas de 0.75 mt de ancho de FRP en la viga

Por efectos de maximizar área de adherencia de frp.

8. REVISIÓN DE LOS ESFUERZOS DE SERVICIO :

PROPIEDADES ELASTICAS DE LA SECCIÓN AGRIETADA:

Ec = 259 807.6 Kg/cm² - Modulo de Elasticidad del Concreto 15000 Raiz (f`c)

n = 7.70 - Relación de modulos Es/Ec

(n)As = 58.7 cm2 - Secciòn Equivalente para calculo de inercia y eje neutro (n)As

n' = 3.76 - Relación de modulos Ef/Ec

(n')Af1 = 40.3 cm2 - Secciòn Equivalente para calculo de inercia y eje neutro (n)Af1

(n')Af2 = 34.5 cm2 - Secciòn Equivalente para calculo de inercia y eje neutro (n)Af2

p = 0.00115 - Cuantia de refuerzo por tracciòn p = As / (b d )

p1 = 0.00161 - Cuantia de refuerzo de carbono inferior p1 = Af1 / (b d )

p2 = 0.00138 - Cuantia de refuerzo de carbono lateral p2 = Af2 / (b d )

a = 22.18250 - Coeficiente de la solución cuadrática, a = d/2

b = 0.88964 - Coeficiente de la solución cuadrática, b = npd + n' p1d + n' p2d

c = -0.91407 - Coeficiente de la solución cuadrática, c = -npd - n' p1df1 - n' p2df2

k = 0.18 - Factor para calculo de inercia y eje neutro k =(-b+raiz(b^2-4 a c)) / (2 a)

kd = 8.16 cm - Eje Neutro de la secciòn transformada agrietada (elastica sin frp)

Icr = 189 314.2 cm4 - Inercia sección agrietada Icr = b(kd)3/3 + nAs (d-kd)2 +n'Af1 (df1-kd)2 + n'Af2 (df2-kd)2

ESFUERZOS EN LA SECCION

Mser: 20.55 t-m - Nuevo momento de servicio (Carga viva reducida).

Elemento Bajo cargas de servicio % de esfuerzos por servicio

σc : Concreto 89 kg/cm2 30%

σs : Acero 3025 kg/cm3 72%

σf : Fibra 1708 kg/cm3 20%



Rev. B

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ESPECIFICACIONES TÉCNICAS



I. REFORZAMIENTO CON FIBRA DE CARBÓN Tyfo® SCH‐41

DESCRIPCIÓN

El compuesto Tyfo® SCH‐41 está constituido por el epóxico Tyfo® S y el tejido de

refuerzo SCH‐41, el cual cuenta con la certificación NSF. Tyfo® SCH‐41 es un tejido exclusivo, unidireccional de fibra de carbón con tejido transversal de fibra de vidrio para obtener resistencia adicional y estabilidad del tejido durante la instalación. El material de carbón se orienta en la dirección 00. El epóxico Tyfo® S es una matriz de dos componentes.

CARACTERÍSTICAS TÍPICAS DE LA FIBRA SECA

Resistencia a Tensión 550,000 psi (3.79 GPa)

Módulo de Tensión 33.4 x 106 psi (230 GPa)

Elongamiento máximo 1.7%

Densidad 0.063 lbs/pulg3 (1.74 g/cm3)

Peso por yarda cuadrada 19 onzas. /yd.2 (644 g/m2)

PROPIEDADES DEL COMPUESTO LAMINAR

CARACTERÍSTICA

MÉTODO ASTM

VALOR TÌPICO DE PRUEBA

VALOR DE DISEÑO

Resistencia a la tensión máxima en la dirección primaria de la fibra, psi

D‐3039

143,000 psi (986 MPa)

(5.7 kip/pulg. ancho)

121,000 PSI ( 834 MPa)

(4.8 kip/pulg. ancho)

Elongamiento en la ruptura

D‐3039

1.0% 0.85%

Módulo de tensión, psi D‐3039

13.9 x 10 psi

(95.8 GPa)

11.9 x 10 psi

(82 GPa)

Espesor nominal del laminado

D‐1777

0.04 pulg. (1.0mm) 0.04 pulg. (1.0mm)

* Las propiedades laminares del compuesto sugeridos el ACI 440 varían ligeramente. Contacte los ingenieros

de Fyfe Co. LLC para confirmar los valores específicos del proyecto y la metodología de diseño.



Rev. B

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USO

El tejido Tyfo® SCH‐41 se combina con el epóxico Tyfo® para aumentar la resistencia de puentes, edificios, y otras estructuras.

VENTAJAS

• Producto listado en el ICC‐ES ESR‐2103

• Componente enumerado en la UL, con clasificación anti‐fuego

• Listado bajo el estándar NSF/ANSI 61 para sistemas de agua potable

• Durabilidad mejorada a largo plazo

• Propiedades de alta calidad en altas y bajas temperaturas

• Permite largo período de aplicación

• Alto módulo y resistencia a tensión

• Curado al ambiente

• 100% libre de solventes

• Los rollos se puede cortar a las dimensiones deseadas antes del envío

1 Temperatura de pruebas: 70º F (21º C) Velocidad del bloque: 0.5 pulg (13mm)/min. Fricciones Instron 2716‐

0055 – 30 kips

* Los valores de especificación se entregan según solicitado

DISEÑO

El sistema de Tyfo® debe ser diseñado para cumplir criterios de diseño específico. Los criterios para cada proyecto son dictados por el ingeniero del proyecto y códigos técnicos de la edificación y/o pautas relevantes. El diseño se debe basar en la tensión permisible para cada tipo de aplicación y el módulo de diseño del material. El personal de Ingeniería Fyfe Co. LLC proporcionará diseño preliminar sin compromiso.

INSTALACIÓN

El sistema Tyfo® será instalado por personal entrenado y certificado por Fyfe Co. LLC. La instalación deberá realizarse en conformidad con el manual de control de calidad de Fyfe Co. LLC.



Rev. B

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PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE

La preparación requerida de la superficie depende del tipo de elemento que se está reforzando.

Como observación general, la superficie debe estar limpia, seca y libre de protuberancias ó cavidades, que puedan causar vacíos detrás del compuesto Tyfo®. Las superficies de columna que recibirán recubrimiento continuo, típicamente requieren solamente una limpieza con escoba. Las superficies que necesitan ser recubiertas de manera discontinua (paredes, vigas, losas, etc.) requieren, típicamente, limpieza con un chorro de arena, devastado mecánico u otros métodos aprobados de preparación para la adherencia. Los Tyfo® FibrAnchors™ se incorporan en algunos diseños. El personal de la ingeniería de Fyfe Co. LLC proporcionará las especificaciones y detalles necesarios basados en los requisitos del proyecto.

MEZCLA

Para las unidades en envases de 5 galones, verter el contenido del componente B en el recipiente del componente A. Para los barriles, pre mezclar cada componente: 100.0 porciones del componente A a 42.0 porciones del componente B relación por volumen (100 porciones del componente A a 34.5 porciones del componente B por peso). Mezclar completamente por 5 minutos con un mezclador de poca velocidad

Tyfo® a 400‐600 RPM hasta mezclar uniformemente.

APLICACIÓN

Alimentar el tejido a través del saturador Tyfo® y aplicar dicho tejido usando el aplicador Tyfo® o métodos manuales aprobados (véase la hoja de datos en este equipo). La saturación manual es permisible, con tal que el epóxico se aplique uniformemente y cumpla las especificaciones.

LIMITACIONES

La temperatura mínima de aplicación del epóxico es 40oF (4oC). NO DILUIR, los solventes prevendrán la curación apropiada.

PRECAUCIONES:

* COMPONENTE A ‐ Irritante:

El contacto prolongado con la piel puede causar irritación. Evitar el contacto con los ojos.

* COMPONENTE B ‐ Irritante:

El contacto con la piel puede causar quemaduras severas. Evitar el contacto con los ojos. El producto es un activador fuerte. Se recomienda el uso de anteojos de seguridad y guantes resistentes a químicos. Remover la ropa contaminada. Evitar inhalar los vapores. Utilizar ventilación adecuada. Se recomienda el uso de un respirador de vapor orgánico.

MEDIDAS DE SEGURIDAD

El uso de una máscara de partículas aprobada se recomienda para las posibles partículas aerotransportadas. Se recomiendan guantes para evitar la irritación de piel al manejar los tejidos. Se recomiendan las gafas de seguridad para prevenir la irritación de ojo.

.



Rev. B

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II. APUNTALAMIENTO PROVISIONAL

DESCRIPCIÓN

Se utilizarán puntales de tubos metálicos galvanizados de rosca exterior y ajuste manual, de marca reconocida o resistencia comprobada con una capacidad de carga mínima de 1.50 toneladas.

MONTAJE

1. Se procederá a delimitar la zona de trabajo con señalizaciones (mallas, cachacos, etc.) (la señalización vías corre por cuenta de Rutas de lima).

2. Se nivelara la zona de apoyo del andamio estas deberán estar totalmente niveladas, en caso de que existan pendientes se deberán colocar cuñas de madera para evitar un mal apoyo del apuntalamiento estructural.

3. Se colocaran las gata de cabeza plana las cuales tendrán que estar colocadas sobre tablas de madera de medidas aproximadas de 30x30cm espesor de 1.5” mínimo.

4. Se procederá al armado de la primera capa del apuntalamiento con una altura máxima de 1.50 m, en esta altura se procederá a nivelar los brazos rigidizadores del apuntalamiento de tal forma que quede total mete horizontales.

5. Una vez nivelada la primera capa de apuntalamiento se procederá a realizar el armado general con una altura máxima de 5.5m.

6. En la parte superior se instalara una plataforma de trabajo para facilitar la actividad.

7. En la parte superior se colocaran gatas con cabeza tipo U.

8. Una vez terminada el trabajo del armado del andamio se procederá a colocar diagonales de arriostre en toda la altura del apuntalamiento esto se realizará con accesorios tipo cangrejo de Unispan.

9. Terminado este proceso se colocará en sima de las gatas tipo U, alineadores tipo Unispan 2 alineadores por gata los cuales servirán de apoyo al puente.

10. Se ajustaran las gatas y con esto se terminara el proceso de armado.

DESMONTAJE

Descargar el Puntal: estando el puntal en posición de trabajo, golpear el extremo del pasador desplazándolo hasta que los rebajes encajen en la tuerca.

Liberar el puntal: aflojar la tuerca mediante la palanca o mediante golpes de martillo sobre el moyú que tenga incorporado la tuerca en su parte lateral, hasta liberar el puntal.

Extraer el pasador: extraer el pasador del orificio con un golpe de martillo, a la vez que se sujeta el tubo interior para que no baje de golpe.

Apilar el puntal: depositar el puntal en el palet o zona designada correspondiente.

INDICACIONES

El apoyo del puntal tiene que ser horizontal, con una superficie plana y base estable. En el caso de una rampa, se colocará un calzo en forma de cuña con una inclinación igual a la pendiente.

Todos los puntales deben estar debidamente aplomados.

La aplicación de carga sobre el puntal debe ser vertical, no se aplicarán cargas horizontales de ningún tipo.

Los puntales deben ser usados siempre unitariamente entre apoyo y carga, no se permite usarlos superpuestos para alturas superiores, ya que pueden conducir a desplomes con pérdida efectiva de la capacidad de carga.



Rev. B

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No utilizar puntales deformados, rasgados o con orificios o soldadura, así como aquellos que tengan muestras de corrosión profunda.

No solapar o añadir piezas ajenas al puntal para alcanzar altura u otros fines sin consentimiento de la supervisión.

III. REPARACIÓN DE LA VIGA DE CONCRETO CON MORTERO EPOXICO TIPO NS GROUT Ó SIMILAR

DESCRIPCIÓN

Son los trabajos en concreto proyectados para restituir el concreto arrancado de la viga en la zona de impacto.

PROCEDIMIENTO

1. Se identificará la zona a reparar. 2. Se procederá a escarificar la zona dañada con fines de que no quede

material suelto en la zona a intervenir. 3. Se procederá a limpiar la zona escarificada con un soplador de aire. 4. Terminado este proceso se tratara la superficie de concreto y se colocar un

puente de adherencia tipo Euco 452 lt o similar, que servirá para garantizar la unión del Grout y con concreto viejo.

5. Se colocará una formaleta de madera impermeable suspendida en la viga. 6. se dejara una abertura por donde se colocara el Ns Grout. 7. Se procederá al mezclado del Ns Grout + 12 kg de confitillo por bolsa con

una mezcladora de 3 p3. 8. Se procederá al vaciado del Ns Grout.

IV. INYECCIÓN DE FISURAS EN VIGAS Y PILARES

DESCRIPCIÓN

Estas actividades tienen como objetivo restituir el monolitismo de las secciones fisuradas por el impacto, tanto en la viga de concreto como en los pilares afectados.

PROCEDIMIENTO

1) Identificación e Inspección de las Vigas y pilares a intervenir antes de iniciar cualquier operación se realizará la identificación de las Vigas a Inyectar.

2) De ser necesario se procederá con el armado de andamios. Antes de la operación se verificara si las fisuras de las vigas se encuentran a altura mayores a los 2.70 o doble altura de encontrarse se procederá a armar andamios tipo Unispan movible.

3) Limpieza preliminar de la zona afectada. Se procederá a limpiar la zona afectada con trapos industriales luego se procederá al trazado del área a intervenir y al remarcado con una amoladora con disco de corte (concreto), Después se deberá escarificadas el área remarcada, se verificarán los Espesores de la Fisura y se limpiara la Superficie con agua o aire a alta presión. Todas las Fisuras de Espesores (e>0.4 mm) se aplicaran una inyección epóxica y aquellas fisuras de Espesores menores a (e < 0.3mm) denominadas fisuras finas serán selladas con una resina epóxica tipo gel.



Rev. B

25

4) Se procederá a realizar Abertura a lo largo de toda la fisura con disco de corte de tal forma que se descubra toda la longitud de ella. Luego se perforar con un taladro todo el recorrido de la fura estos orificios deberán ser limpiados con aire, se procederá a colocar unas boquillas de cobre a cada 15 cm y se fijaran con Euco 452lv tipo gel, luego se procederá a sellar la fisura con una resina epóxico Sikadur 31.

5) Una vez realizado el procedimiento anterior se deberá dejar secar los aditivos unas Horas promedio de 4 horas, luego se procederá a realizar las mesclas especial con una resina epóxica (EUCOPOXY INJECTION) Resina A y resina B, Estas se deberán ser mescladas en proporción 2 de A y 1 de B y se aplicaran con una Bomba de Inyección de 120PSI.



Rev. B

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METRADOS



Rev. B

27

Cliente : RUTAS DE LIMA

Lugar : PANAMERIACA NORTE

Fecha : 28/05/2014

Rev. : 01

ITEM PARTIDA UND METRADO

1.00 OBRAS Y TRABAJOS PRELIMINARES

1.01 Movilización y Desmovilización Permanente Glb 1.00

1.02 Oficinas, almacen y Caseta de Guardianía Glb 1.00

1.03 Limpieza permanente de Obra Glb 1.00

1.04 Guardianía de Obra Sem 1.00

1.06

Energia para la Obra - Grupo Electrogeno +

Combustible Glb 1.00

1.07

Personal Vigia para orientacion de transito

(Trabajos Nocturno) Glb 1.00

Desvio de Trafico (04 noches 11 Pm a 5

AM) Por Rutas de Lima

2.00

REPARACION ESTRUCTURAL EN VIGA

DAÑADA.

2.01 Apuntalamiento provisional de puente. Glb 1.00

2.02 Inyección de Fisuras en Puente Glb 1.00

2.03

Reparacion de viga de concreto dañada

(Mortero epoxico) Und 1.00

3.00

TRATAMIENTO A LA SUPERFICIE DE

CONCRETO PREVIO FIBRA CARBONO

3.01

Armado y desarmado de andamios tipo

Ulma ó similar para trabajos de pintura,

tratamiento de concreto, fibra de carbono. (

4 Noches) Glb 1.00

3.02

Preparación de Superficie de Concreto para

adherir FRP m2 20.00

4.00

INSTALACIÓN DE REFUERZO DE FIBRA

DE CARBONO.

4.01

Refuerzo con Fibra de carbono Tyfo SCH-

41 - Fyfe en Vigas - por flexión m2 36.00

4.02

Refuerzo con Fibra de carbono Tyfo SHE-

51 - Fyfe en Vigas - por corte m2 7.08

4.03

Pintura de poliuretano contra rayos UV -

para proteccion de fibra de carbono m2 20.00

5.00

VARIOS - PROTECCION DE REFUERZO

CONTRA EL IMPACTO

5.01 Eliminacion de material excedente. m3 4.00

5.02

Proteccion de la fibra de carbono con

plancha metalica de 6mm en el ancho de la

viga - Instalacion y acabado de plancha. kg 500.00

5.03

Capa aislante de fibra de vidrio 200gr/m2

entre plancha metalica y fibra de carbono m2 8.50

METRADOS DE REPARACION ESTRUCTURAL DEL PUENTE DELTA KM-17 - ALT Nº01

HOJA DE METRADOS



Rev. B

28

PRESUPUESTO

Y

ORDEN DE SERVICIO



Rev. B

29

Obra : REHABILITACION DE PUENTES PEATONALES

Cliente : RUTAS DE LIMA

Lugar : PANAMERIACA NORTE

Fecha : 28/05/2014

Rev. : 01

ITEM PARTIDA UND METRADO P.U. $. PARCIAL $. TOTAL $.

1.00 OBRAS Y TRABAJOS PRELIMINARES $4 450.00

1.01 Movilización y Desmovilización Permanente Glb 1.00 900.00 900.00

1.02 Oficinas, almacen y Caseta de Guardianía Glb 1.00 600.00 600.00

1.03 Limpieza permanente de Obra Glb 1.00 400.00 400.00

1.04 Guardianía de Obra Sem 1.00 750.00 750.00

1.06 Energia para la Obra - Grupo Electrogeno + Combustible Glb 1.00 800.00 800.00

1.07 Personal Vigia para orientacion de transito (Trabajos Nocturno) Glb 1.00 1 000.00 1 000.00

Desvio de Trafico (04 noches 11 Pm a 5 AM) Por Rutas de Lima

2.00 REPARACION ESTRUCTURAL EN VIGA DAÑADA. $2 350.00

2.01 Apuntalamiento provisional de puente. Glb 1.00 750.00 750.00

2.02 Inyección de Fisuras en Puente Glb 1.00 850.00 850.00

2.03 Reparacion de viga de concreto dañada (Mortero epoxico) Und 1.00 750.00 750.00

3.00 TRATAMIENTO A LA SUPERFICIE DE CONCRETO PREVIO FIBRA CARBONO $1 050.00

3.01

Armado y desarmado de andamios tipo Ulma ó similar para trabajos de pintura,

tratamiento de concreto, fibra de carbono. ( 4 Noches) Glb 1.00 750.00 750.00

3.02 Preparación de Superficie de Concreto para adherir FRP m2 20.00 15.00 300.00

4.00 INSTALACIÓN DE REFUERZO DE FIBRA DE CARBONO. $8 465.00

4.01 Refuerzo con Fibra de carbono Tyfo SCH-41 - Fyfe en Vigas - por flexión m2 36.00 200.00 7 200.00

4.02 Refuerzo con Fibra de carbono Tyfo SHE-51 - Fyfe en Vigas - por corte m2 7.08 125.00 885.00

4.03 Pintura de poliuretano contra rayos UV - para proteccion de fibra de carbono m2 20.00 19.00 380.00

5.00 VARIOS - PROTECCION DE REFUERZO CONTRA EL IMPACTO $2 631.43

5.01 Eliminacion de material excedente. m3 4.00 30.36 121.43

5.02

Proteccion de la fibra de carbono con plancha metalica de 6mm en el ancho de la

viga - Instalacion y acabado de plancha. kg 500.00 4.00 2 000.00

5.03 Capa aislante de fibra de vidrio 200gr/m2 entre plancha metalica y fibra de carbono m2 8.50 60.00 510.00

TOTAL COSTO DIRECTO $18 946.43

GASTOS DIRECTOS E INDIRECTOS DE OBRA 20.00% $3 789.29

UTILIDAD DE OBRA 5.00% $947.32

SUB TOTAL DE OBRA $23 683.04

IGV 18.00% $4 262.95

COSTO TOTAL $27 945.98

PRESUPUESTO DE REPARACION ESTRUCTURAL DEL PUENTE DELTA KM-17 - ALT Nº01



Rev. B

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Rev. B

31

PANEL FOTOGRÁFICO



Rev. B

32

Apuntalamiento Provisional

Labores de Andamiaje



Rev. B

33

Preparación de Superficie de concreto, acero.

Encofrado y vaciado de mortero epóxico.



Rev. B

34

Tratamiento superficial de concreto, y aplicación de las fibras

de carbono Tyfo SCH-41



Rev. B

35

Aplicación de las bandas de Fibra de Vidrio por delaminación.



Rev. B

36

Tratamiento e Inyección de fisuras con Resina Epóxica en Viga

de Concreto



Rev. B

37

Reparación de Barandas y Superficie de Puente



Rev. B

38

PLANOS

Expediente Tecnico Puente Delta - Rutas de LIma Rev 01 - 29 Mayo 2014

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Transcript of Expediente Tecnico Puente Delta - Rutas de LIma Rev 01 - 29 Mayo 2014