Memoria Descriptiva Puente Losa

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    05-Dec-2015

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MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO:AUTOPISTA POCOLLAY - CALANA

SUB PROYECTO:PUENTE PIEDRA BLANCA TIPO LOSA CONTINUA L = 20 m

UBICACIN

:DISTRITO

:Calana

PROVINCIA

:Tacna

DEPARTAMENTO:Tacna

1. GENERALIDADES:

La presente memoria descriptiva est referida a la realizacin de los estudios definitivos para la ejecucin del proyecto Asfaltado de la autopista Pocollay - Calana: Obra: Puente Piedra Blanca, ubicado en la progresiva del Km 08.

2. OBJETIVOS DEL PROYECTO:

El objetivo del proyecto es el de mejorar la infraestructura vial existente entre las localidades de Pocollay, Calana y Pacha; logrando de esta manera proporcionar seguridad a la poblacin en su desplazamiento Inter. Distrital y brindar un trnsito rpido y fluido para el traslado de los turistas que visitan las campias de la ciudad de Tacna, como son: Pocollay, Calana y Pacha.

3. UBICACIN:

Este puente est ubicado en la progresiva Km8 +00 de la Autopista Pocollay - Calana sobre el ro Caplina en el anexo de Piedra Blanca, distrito de Calana, provincia Tacna, Departamento de Tacna.

4. ESTUDIOS REALIZADOS:Para el desarrollo del proyecto, previamente se ha tenido que realizar estudios bsicos de ingeniera, con el fin de obtener los datos necesarios para la elaboracin del mismo, los cuales son:

-Estudios topogrficos:Se realiz los trabajos de campo que permitieron elaborar los planos topogrficos.

Con estos, se proporcion informacin de base para los estudios de hidrologa e hidrulica, geologa, geotecnia, as como ecologa y sus efectos en el medio ambiente.

Posibilit la definicin precisa de la ubicacin y las dimensiones de los elementos estructurales.

Permite establecer puntos de replanteo durante la construccin.

Estudios de Hidrologa e Hidrulica:

Los cuales establecern las caractersticas hidrolgicas de los regmenes de las avenidas mximas y extraordinarias y los factores hidrulicos que conllevan a una real apreciacin del comportamiento del ro que permiten definir los requisitos mnimos del puente y su ubicacin ptima en funcin a los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las caractersticas particulares de la estructura.

Estudios Geolgicos y Geotcnicos:

Con los cuales se permiti establecer las caractersticas geolgicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geolgicas que se encuentran identificando tanto su distribucin como sus caractersticas geotcnicas correspondientes.

Estudios de peligro ssmico:

Estos tuvieron como finalidad la determinacin de espectros de diseo que definen las componentes horizontales y verticales del sismo a nivel de la cota de cimentacin.

Estudios de Impacto ambiental:

Debido a que la construccin de un puente modifica el medio y en consecuencia las condiciones socio- econmicas, culturales y ecolgicas de mbito donde se ejecutan; y all cuando surge la necesidad de una evaluacin bajo el enfoque global ambiental. En nuestro caso esta modificacin es positiva para los objetivos sociales y econmicos que se tratan de alcanzar.

5. DESCRIPCIN DEL PROYECTO:

Siendo la Carretera en estudio, una va principal de comunicacin entre los distritos de Pocollay Calana y a dems como parte integral de la Carretera Internacional Tacna- Collpa- La Paz, las caractersticas son de 2da. Categora, aunque el nmero de vehculos por da son menores a los especificados por las Normas Peruanas para el diseo de Carreteras (I.M.D. comprendidos entre 400 200 veh/da).

El Puente Piedra Blanca, por las caractersticas de su ubicacin y servicio, tendr una luz de 20 m, de losa continua (longitud considerada de eje a eje) de 10m cada tramo, la superestructura es de concreto armado y la subestructura ser: Los estribos de concreto ciclpeo, y el muro de apoyo de concreto armado (muro de corte). Este puente ser diseado para un tren de carga de mvil estndar H-20 S-16 (camin ms pesado de la AASHTO con un peso de 36 toneladas).

6. CARACTERSTICAS GENERALES DE DISEO:

TIPO DE PUENTE

:Losa continua de 2 tramosConstantes de Diseo

Ancho de va

:7.20 m (2 carriles)

Carga Mvil

:H-20 S-16

Luz total del Puente

:20.80 m

Luz de eje a eje

: 10.00 m

Luz total de cada tramo:10.40 m

Talud del estribo

:1:2

Concretos:

Losa

fc= 210 Kg/cm2

Vereda

:fc= 210 Kg/cm2

Barandas

: fc= 210 Kg/cm2

Viga sardinel

:fc= 210 Kg/cm2

Muro de corte

:fc= 210 Kg/cm2

Estribos

:fc= 140 Kg/cm2 + 30% P.G.

Cimentacin del muro

:fc= 210 Kg/cm2

de corte

Cimentacin del estribo

:fc=140 kg/cm2 + 30% P:G

Coeficientes de rozamiento y datos del terreno

Entre suelo y concreto

: 0.5

Entre concretos

:0.7

Angulo de friccin interna := 40

del suelo

Capacidad Portante del suelo:2.8 kg/cm2 (mximo)

Consideraciones de estabilidad

Seguridad al volteo

:2

Seguridad la deslizamiento: 1.5

7. DESCRIPCION DE LAS ESTRUCTURAS DEL PUENTE:

a) SUB ESTRUCTURA:Estribos:

Son estructuras diseadas para transmitir cargas procedentes de la superestructura a la cimentacin, haciendo tambin las veces de muro de contencin de los rellenos; consta de las siguientes partes:

Cimentacin

Es la parte enterrada en el terreno, recibe el empuje de tierras por tos sus lados y que por consiguiente se anulan, sirve para alcanzar el terreno resistente, precavindose as contra hundimientos o socavaciones. Son elementos construidos de concreto ciclpeo de fc= 140 Kg/cm2, mezcla de 1:2:4 + 30% P.G. con un tamao mximo de 12

Cuerpo del Estribo

Es la parte que sobresale del terreno soportando el empuje de las tierras. Los 2 estribos consisten en muros de concreto ciclpeo (fc= 140 Kg/cm2), cimentados sobre zapatas, ambos estribos tienen alas de 45 grados inclinados a una longitud de 15 m.

Parapetos

Los parapetos en ambos estribos sern de concreto reforzado de fc=210 Kg/cm2, de tal manera que la cajuela permita el acomodo libre de la superestructura.

Alas de estribos

Son estribos que son continuidad del mismo cuya funcin es de proteccin y encauzamiento para los que se efectuar los trabajos de cimentacin.

Muro de Apoyo:

El apoyo central ser diseado como muro de corte de concreto armado de fc=210 kg/cm2, contando con una cimentacin tambin de fc=210 kg/cm2 con el fin de que sirva de empotramiento al terreno. Este contar con su cimentacin armada.

b) SUPER ESTRUCTURA:

Son estructuras de concreto armado para soportar las cargas originadas por sobre carga, el impacto, peso propio y consta de las siguientes partes:

Losa o tablero de rodadura:

La losa, que forma parte de la superestructura ser construida de concreto reforzado; de concreto fc= 210 Kg/cm2 y acero corrugado de fy = 4200 Kg/cm2; directamente apoyada sobre los estribos en los extremos y en su parte central sobre un muro de apoyo.

La losa tendr un espesor de 0.70 m en una longitud de 10.0 m en cada tramo, hasta su longitud total de 20m (distancia a ejes), tendr un ancho total de 7.20m

Sobre la losa ir dispuesta una capa de asfalto de 2 de espesor sobre la cual transitarn los vehculos.

Viga de Borde:

Segn las especificaciones de la AASHTO fijan como mnimo, que para la viga sardinel de losas continua, debe ser diseada para soportar un momento de 0.08 PL y si cuenta con vereda se debe considerar la sobrecarga de la misma. Siendo de concreto armado fc= 210 Kg/cm2 y acero corrugado de fy = 4200Kg/cm2.

Barandas:

Son estructuras diseadas para la proteccin vehicular y peatonal, a los lados del puente, sern construidas de concreto fc=210 Kg/cm2 y acero corrugado de fy= 4200 Kg/cm2.

Las fuerzas mnimas sobre las barandas dependen del nivel de importancia del puente, en nuestro caso el puente es de 2 nivel de importancia: PL-2 Usado para estructuras grandes y velocidades importantes en puentes urbanos y en reas donde hay variedad de vehculos pesados y las velocidades son las mximas tolerables (Propuesta para Reglamentacin de Puentes en Per).

Veredas:

Son losas de concreto reforzado construidas a partir de los sardineles, sirven para trnsito peatonal con un espesor de 0.20 m y un ancho libre de 1.00 m construido a ambos lados del puente cuyas caractersticas se detallan en los planos, estructuralmente son similares a la losa de la rodadura. Sern diseadas para una sobrecarga de 400 kg/m2.

Apoyos y Juntas de dilatacin y construccin:

Se ha considerado dos apoyos mviles, en lado derecho (estribo) y central del puente (muro de apoyo) y un apoyo fijo en el lado izquierdo (estribo). El modelado estructural se especificar en los puntos siguientes.

Las placas que servirn como apoyo sern de Neopreno, como se especifica en la parte de dimensionamiento, las dimensiones y el dispositio de estas placas debern estar de acorde con los planos, el emplazamiento en mortero (fc = 210kg/cm2) que sostienen los soportes de Neopreno sern cuidadosamente enrasados y pulidos a los niveles indicados. Su perfecta horizontalidad deber ser controlada para asegurar un asiento uniforme de los apoyos de Neopreno.

Se ha considerado juntas de dilatacin a los extremos de la superestructura de los puentes (entre la losa y los estribos), las cuales sern cubiertas con asfalto, ser de 0.10m.

Las juntas de construccin sern de 2 tipos: dentadas o del tipo cerrado. Las juntas en las zonas de los pilares, en nuestro caso muro intermedio de apoyo, de los puentes continuos sern de tipo cerrado. Estas estarn localizadas donde se indiquen los planos, generalmente se colocan donde el esfuerzo cortante sea mnimo. Antes de colocar el nuevo concreto, los encofrados debern ser apretados firmemente al concreto ya colocado y la superficie vieja deber ser recubierta completamente con una capa muy delgada de cemento puro.

Desages de aguas:

Las aguas superficiales que caigan sobre el tablero de concreto o losa sern eliminadas dando un bombeo a la calzada de forma que las pendientes hacia los lados extremos de la misma sean del orden de 2% y desagen en unos sumideros de tubera PVC SAL de 3 distanciados en forma equidistante uno a continuacin de otro y en ambos lados.

8. CLIMATOLOGIA E HIDROLOGIA:

a) CLIMATOLOGIA:

El rea que abarca el Estudio Definitivo de Ingeniera, se ubica en el flanco occidental de la Cordillera Andina, en las estribaciones de la Costa. Por su emplazamiento geogrfico y por su altitud de 700 m.s.n.m. hacen que la zona sea de tipo sub- tropical, con una temperatura promedio anual de 19.5 grados centgrados, ala humedad relativa anual de 64.6% y una velocidad de viento de 2.5 m/seg. La evaporacin es considerada alta, registrndose una evaporacin promedio mensual de 123.2mm. La precipitacin promedio anual es de 3.2mm. La informacin es de fuente del SENAMHI Tacna.

Por tanto, por climatologa y precipitaciones pluviales, no hay limitacin de obra en cuanto a las explanaciones, pudiendo ejecutarse durante todo el ao.

En cuanto a la colocacin de la carpeta superficial, preferentemente deber ejecutarse cuando las condiciones climticas lo permitan, de acuerdo a las especificaciones tcnicas pertinentes.

b) HIDROLOGIA:

El registro hidrolgico de la zona del proyecto se ha apoyado en las observaciones de SENAMHI en la estacin metereolgica de Tacna.

Por ser muy pequeas las cuencas, y por lo limitado de las laderas que estn en su etapa inicial y por su disectacin prxima, el drenaje pluvial es fcilmente evacuable por estar bien definidos los cursos de acumulacin de aguas pluviales.

Como informacin complementaria, se ha tomado la informacin de los niveles de aguas mximas de las marcas dejadas por el ro en los estribos del puente existente y siendo el nivel de aguas mnimas de cero, porque en la poca de estiaje es cause es cero.

9. DISEO DEL PUENTE LOSA -METODO DE DISEO:

El puente, es una obra que permite franquear un obstculo natural (desnivel) o el cause de un ro, en este caso nos referimos al cause seco del ro Caplina, pero que en pocas de avenidas entre los meses de diciembre a abril, tiene un caudal aproximado de 10m3/seg. y tiene material de arrastre por la calidad del suelo y la pendiente del terreno, por lo que se tiene que tomar en cuenta todos estos aspectos, para el diseo de las partes del puente: para obtener una obra vial con comodidad, seguridad y economa del proyecto.

En el presente caso para la ubi9cacin del puente se tiene condiciones inamovibles o invariables, por la ubicacin de la va paralela a la existente, por lo que se tiene que dar solucin adecuada al tipo de suelo existente, as como la separacin de estribos y dems caractersticas.

Una vez ubicado el puente, elegimos el tipo de estructura.

En el Per, gran porcentaje de vehculos pesados es de fabricacin Norte Americana, por lo que adoptamos las prescripciones del Reglamento de los EEUU denominado AASHTO AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS y en algunos casos se adopt las estipulaciones que rige la PROPUESTA DE REGLAMENTO DE PUENTES (Direccin General de Caminos y Ferrocarriles Ministerio de Transportes y Comunicaciones).

En el presente caso adoptamos un puente hiperesttico, de acuerdo a un sistema mecnico elegimos el de losa continua de concreto armado, cuyos apoyos sern diseados de acuerdo a la Capacidad Portante del Suelo (estribos) y de acuerdo al Mtodo Emprico (muro de corte) y la losa de acuerdo al Mtodo de Rotura o Resistencia Ultima (MRU).

10. DIMENSIONAMIENTO:

La luz de cada tramo del puente tipo losa continua, se determinar entre ejes de apoyos, en nuestro caso nuestro puente losa cuenta con 2 tramos, siendo de 10m de luz cada uno de ellos. En el punto intermedio se colocar un muro armado, que servir de apoyo al puente.

Modelado Estructural:

10.00 m

10.00 m

a) DIMENSIONAMIENTO DE LA SUPERESTRUCTURA:

Espesor de la losa: (H)

Para puentes tipo losa simplemente apoyado, el espesor H de la losa se estimar de la siguiente manera:

Longitud < 6m H = Luz/12

Longitud > 6m

H = Luz/15

En nuestro caso, al ser un puente losa continua, predimensionaremos la losa como si fuera aislada es decir considerando la luz de cada tramo (10 m)

Entonces tenemos:

Luz de cada tramo = 10 m .H = L /15

H = 10/15

H = 0.66 m

Se considerar por cuestiones de seguridad y razones constructivasH = 0.70 mViga de borde:

En este tipo de puentes: Losa continua, el refuerzo se dispone paralelo al trfico, entonces se requerir el empleo de vigas de borde o sardinel, las cuales estarn diseadas para absorber un momento por sobrecarga del camin normalizado de:

Momento = 0.08 P L P = Carga por rueda

L = Luz efectiva

Entonces el predimensionamiento de la altura y base de la viga ser:

h = L /12

h = 10/12h = 0.83 m

Se considerar por razones constructivash = 0.90 m

b = 0.3 a 0.5 h

b = 0.5 (0.90)b = 0.45 m

Se considerar por razones constructivasb = 0.50 m

Vereda:

Se disear una vereda que trabaje en voladizo, la cual estar sometida a una sobrecarga actuante de 400 Kg/m2 y tendr las siguientes dimensiones:

Ancho de vereda = 1.0 m

Espesor de vereda=0.20 m

Baranda:

La altura de la baranda por razones de seguridad tanto para peatones como para los vehculos se asumir:

Altura de baranda=0.90m

La baranda estar sometida a los siguientes esfuerzos:

Dispositivo de apoyo:

Se usarn placas de hule denominadas NEOPRENO. Las placas de hule para apoyos de puentes tienen tres ventajas importantes, son econmicos, efectivos y no requieren de mantenimiento mayor.

A) Economa:

Debido a la sencillez del proyecto, facilidad de fabricacin y bajo costo de los materiales. Los apoyos de neopreno no tienen partes mviles, constan simplemente de una placa o ms de neopreno de 2.5cm aproximadamente de espesor colocada entre la losa y la corona del muro de corte o estribo.

B) Efectividad:

Una ventaja muy importante del apoyo de neopreno es su efectividad como medio para la transferencia de la carga. Cuando soporta cargas de compresin la placa de hule, absorbe las irregularidades de la superficie y de esa manera las imperfecciones salientes como las hundidas que tiene la superficie de concreto todas soportan la carga.

No hay manera de que el apoyo sea inutilizado por la corrosin y que se transmita as un empuje excesivo a la pila o estribo sobre los que apoya la trabe.

C) Mantenimiento:

La tercera ventaja importante de un apoyo de neopreno es que necesita menos conservacin que cualquier otro elemento del puente.

El neopreno actualmente se usa para apoyos de puentes por dos razones importantes: tiene las propiedades fsicas que se requieren y es altamente resistente al deterioro debido al intemperismo. A continuacin se enumeran las caractersticas representativas del Neopreno:

1.- Resistencia. La resistencia del neopreno a la compresin es ms que suficiente para soportar cargas de puentes. Cuando el proyecto se ha hecho adecuadamente, el apoyo de neopreno puede soportar cargas a la compresin de hasta 70 Kg/cm2. Adems la mayor parte de la deformacin plstica tiene lugar en los primeros diez das de carga.

2.- Durabilidad. En su resistencia al deterioro en neopreno es marcadamente superior al hule natural y a cualquier otro hule sinttico y que pudiera satisfacer los requisitos fsicos de las placas de apoyo para puente. La vida til de un neopreno es de aproximadamente 40 aos. Sin darle ningn tipo de mantenimiento hasta 35 aos.

Cada unidad de apoyos esta construida por placas de neopreno intercalada con chapas de acero.

La composicin, dimensiones y caractersticas de las unidades de apoyo respondern a lo indicado en los planos.

Junta de Dilatacin JA 90 JA 120

Junta de dilatacin, compuesto goma (neopreno) metal

Segn especificaciones tcnicas , sera rellenado con asfalto y ser colocado entre la losa y los estribos.

Para lugares muy exigidos Ej.: Puentes, autopistas areas, etc

INCLUDEPICTURE "APOYOS%20DE%20NEOPRENE_archivos/Image13.gif" \* MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE "APOYOS%20DE%20NEOPRENE_archivos/Image15.gif" \* MERGEFORMATINET Junta de Dilatacin tipo Thormack

Material compuesto por una mezcla granular, ligante bituminoso.

Mximos movimientos horizontales admisibles:+- 25mm

Mximos movimientos verticales admisibles: +- 5mm.

Oblicuidad mxima de la junta respecto al eje longitudinal del puente: 45

Ser colocada entre la losa y el apoyo intermedio.

La Seccin Transversal del Puente ser:

b) DIMENSIONAMIENTO DE LA SUBESTRUCTURA:

Estribos:

El espesor superior del estribo ser:

e = h/10h = altura del cuerpo del estribo = 5.0 m

e = 5.0/10

e = 0.5 m

La altura de la cajuela se considerara igual a la altura de la losa mas 10 cm (3 pulg. que corresponde a la altura del apoyo de neopreno)

H1 = h losa + h apoyo

H1 = 0.7 +0.1

H1 = 0.8 m

El ancho de la cajuela se considerar aproximadamente de 1m, con el fin de que la losa del puente se acomode de manera segura y adecuada.

a =1.0mLa cimentacin del estribo se considera con una altura de 1.5 m

Como el talud es de: 1:2, las dems dimensiones son como se aprecia en el siguiente grfico:

Esquema del diemnsionamiento del estribo:

El dimensionamiento de las alas del estribo ser de la siguiente manera:

Para hallar la longitud del ala utilizaremos el mtodo grafico

2.88 2.12m

Se tiene un talud de terreno = 1:1

Angulo de inclinacin que forma con el estribo es de 45 con respecto a la horizontal.

Asumiendo una longitud de 3.0m del ala

Muro intermedio de apoyo:

Los muros de concreto armado pueden resistir cargas verticales y cargas horizontales perpendiculares y paralelas a sus caras.

El diseo de muros de concreto armado sometidos a compresin puede efectuares a travs de dos mtodos, el mtodo emprico y el mtodo general de diseo.

En nuestro caso el mtodo que se utilizara ser el mtodo emprico ya que satisface las siguientes condiciones:

1) La seccin del muro es rectangular y la excentricidad de la carga axial es menor que un sexto de la dimensin del muro, es decir, el muro esta sometido ntegramente a compresin.

2) El espesor del muro es e menor dimensin del muro e > 10cm

25

e > 5.0 / 25 = 0.2

e > 10cm

e = 0.2 m

3) La cimentacin ser de 0.5m

4) El modelado estructural ser:

220kg/m

140kg/m

0.70m

1.00m

0.5m

Viga

de

borde

Vereda

Losa

0.9m

0.20m

0.9m

S/C = 400kg/cm2

Baranda

1:2

0.80m

4.20m

1.50m

0.70m 2.10m 1.0m 0.50m 0.70m

6.50m

5.0m

5.0m

0.50m

0.7m 8.20m 0.7m

Asfalto = 2

Losa

Baranda

1.0m 0.50m 7.50m 0.50m 1.0m

10.50m

0.90m

0.20m

0.70m

Modelado estructural

B=4m

A = 9.6m

Pu

5.0m

1: 1

1:1

Talud terreno

5.00m

3Sen 45 = 2.12m