010 Memoria Descriptiva Estructuras Huaccaychaca
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CONSULTOR: MAGT. INGº CIVIL SAMUEL MIRANDA FARFÁN MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CCAPI “CREACIÓN DEL PUENTE CARROZABLE HUACCAYCHACA EN EL TRAMO CCAPI – HUANOQUITE, DISTRITO DE CCAPI - PARURO - CUSCO” O S C O C O S U C U S 1.0 GENERALIDADES El presente documento técnico corresponde a la Memoria Descriptiva del Proyecto de Estructuras del Puente Car rozable de Huaccaypata, obra importante de desarrollo que se construirá en el distrito de Capp i, Provincia de Paruro, departamento del Cusco. El puente carrozable de Huaccaypata consiste en un puente en arco parabólico de concreto armado de tablero superior de dos vías, con un tablero superior de 90.00 metros de longitud, medidos entre sus bordes extremos apoyados sobre los estribos de concreto dispuestos en ambos extremos. Este tablero superior está constituido por un entramado de vigas longitudinales y transversales y por losas macizas de calzada y de veredas. En ambos costados del tablero superior y por encima de la losa de calzada del puente, se han proyectado veredas de tránsito peatonal con sus correspondientes barandas metálicas de seguridad. El arco parabólico de soporte del tablero superior del puente está constituido por una losa curva y gruesa de concreto armado, que se halla empotrado en sus arranques inferiores que nacen de las bases inferior es de los cuerpos frontales de los estribos superiores de concreto de apoyo del puente. Para que este arco parabólico pueda cumplir con su función estructural, se ha proyectado un conjunto de placas verticales de concre to armado para soportar el peso y las cargas transmitid as por el tablero superior del puente que apoyan y se anclan directamente sobre este arco parabólico. El tablero superior del puente y los arranques del arco parabólico de concreto armado se apoyan sobre un estribo superior de concreto simple en la margen izquierda y de concreto armado en la margen derecha del río. Este último se encuentra apoyado y anclado sobre un cajón mayor de concreto armado, el cual, a su vez, se encuentra apoyado y anclado sobre falsas zapatas de concreto ciclópeo. El propósito de este documento es facilitar la comprensión cabal del proyecto de estructuras del puente carrozableHuaccaypata, y, con ello, contribuir a una correcta ejecución de esta importante obra de infraestructura vial y desarrollo. Para una adecuada comprensión integral de esta obra será necesario una acuciosa revisión y estudio de todos los documentos técnicos referidos a la misma; particularmente es importante una revisión paralela de los estudios básicos de topografía, hidrología y máximas avenidas del río, de geología y mecánica de suelos, y el estudio de impacto ambiental. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO DE ESTRUCTURAS
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1.0 GENERALIDADESEl presente documento tcnico corresponde a la Memoria Descriptiva del Proyecto de Estructuras del PuenteCarrozable de Huaccaypata, obra importante de desarrollo que se construir en el distrito de Cappi,Provincia de Paruro, departamento del Cusco.
El puente carrozable de Huaccaypata consiste en un puente en arco parablico de concreto armado detablero superior de dos vas, con un tablero superior de 90.00 metros de longitud, medidos entre sus bordesextremos apoyados sobre los estribos de concreto dispuestos en ambos extremos.Este tablero superior est constituido por un entramado de vigas longitudinales y transversales y por losasmacizas de calzada y de veredas.
En ambos costados del tablero superior y por encima de la losa de calzada del puente, se han proyectadoveredas de trnsito peatonal con sus correspondientes barandas metlicas de seguridad.
El arco parablico de soporte del tablero superior del puente est constituido por una losa curva y gruesa deconcreto armado, que se halla empotrado en sus arranques inferiores que nacen de las bases inferiores delos cuerpos frontales de los estribos superiores de concreto de apoyo del puente.
Para que este arco parablico pueda cumplir con su funcin estructural, se ha proyectado un conjunto deplacas verticales de concreto armado para soportar el peso y las cargas transmitidas por el tablero superiordel puente que apoyan y se anclan directamente sobre este arco parablico.
El tablero superior del puente y los arranques del arco parablico de concreto armado se apoyan sobre unestribo superior de concreto simple en la margen izquierda y de concreto armado en la margen derecha delro. Este ltimo se encuentra apoyado y anclado sobre un cajn mayor de concreto armado, el cual, a su vez,se encuentra apoyado y anclado sobre falsas zapatas de concreto ciclpeo.
El propsito de este documento es facilitar la comprensin cabal del proyecto de estructuras del puentecarrozableHuaccaypata, y, con ello, contribuir a una correcta ejecucin de esta importante obra deinfraestructura vial y desarrollo.
Para una adecuada comprensin integral de esta obra ser necesario una acuciosa revisin y estudio detodos los documentos tcnicos referidos a la misma; particularmente es importante una revisin paralela delos estudios bsicos de topografa, hidrologa y mximas avenidas del ro, de geologa y mecnica de suelos,y el estudio de impacto ambiental.
MEMORIA DESCRIPTIVA DELPROYECTO DE ESTRUCTURAS
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2.0 DESCRIPCIN DE LA CONFIGURACIN ESTRUCTURAL
2.1 SUPERESTRUCTURA DEL PUENTE
2.1.1 Tablero superior de concreto armado
El tablero superior de concreto armado de este puente est estructurado con un entramado de 3 vigaslongitudinales y 19 transversales, conectadas por una losa central de calzada y por losas laterales deveredas de concreto armado, con sus correspondientes barandas metlicas de seguridad.
El puente es de dos vas, con una losa maciza central de calzada de 0.25 m de espesor en los arranques y0.325 m en el centro, con 7.20 metros de ancho total, el cual permitir el trnsito simultneo de dos camioneso semitrailers convencionales, en la misma o en direcciones contrarias.
Cada una de las losas macizas de veredas laterales del puente tiene un espesor de 0.22 m y un ancho totalde 1.10 metros, incluyendo el espacio ocupado por las barandas metlicas.
La longitud total del tablero superior horizontal del puente es de 90.00 m, medido entre los bordes extremosapoyados sobre las cajuelas de apoyo de los estribos superiores de apoyo del puente, dispuestos en losextremos de esta estructura.
El ancho total del tablero superior del puente es de 9.50 m, incluyendo la losa central de calzada, las losaslaterales de veredas y las caras inclinadas de las vigas sardinel dispuestas en los extremos de la losa decalzada.
El tablero superior del puente est reforzado por tres vigas longitudinales de concreto armado de 0.40 m deancho y de 90 m de longitud total.
El peralte total de las vigas longitudinales exteriores es de 0.72 m y el de la viga longitudinal central es de0.775 m.
Este tablero superior del puente est reforzado por un total de 19 vigas transversales de concreto armado de7.80 m de longitud total, de 0.30 m de ancho, de 0.70 m de peralte en sus extremos y 0.775 m de peralte ensus secciones centrales, con excepcin de las dos vigas transversales que se hallan por encima de lasprimeras placas verticales interiores, las cuales, al igual que estas placas, tienen un ancho de 0.35 m.
La separacin entre los ejes de estas vigas transversales es de 5.00 m, excepto en los extremos del tablerosuperior del puente, donde esta separacin se reduce ligeramente a 4.85 m.
Las barandas de seguridad de las veredas del puente son de estructura metlica, con postes verticalesligeramente curvos y de seccin transversal decreciente de la base hacia la parte superior.
Estos postes, de 1.12 m de altura total, se hallan dispuestos con separaciones de 1.60 m, entre ejes, y sernfabricados con planchas de acero A36, designacin ASTM, de 3/8 de espesor.
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La seccin transversal de estos postes es doble T, con 0.20 metros de peralte total en las bases, las cualesse hallan soldadas sobre platinas metlicas de apoyo de 20x30 cm y 5/8 de espesor, las cuales sernancladas a las veredas de concreto armado con cuatro dowells de acero de 5/8 de dimetro y 0.40 m delongitud total.
Estos postes verticales metlicos se hallan interconectados por cuatro tubos horizontales de acerodispuestos a todo lo largo de las barandas de ambos costados del puente, con separaciones verticales cortaspor razones de seguridad que varan en la altura de estos postes.
Los tubos horizontales inferiores son de 2.5 de dimetro exterior, mientras que el dimetro del tubo superioro pasamanos es de 3.
2.1.2Arco parablico de concreto armado
La estructura principal de este puente est constituida por el arco parablico de concreto armado que sirvede soporte al tablero superior de esta obra.
Este arco parablico est constituida por una losa gruesa y curva de concreto armado, de 4.80 metros deancho total, con una longitud horizontal libre de 83.30 m, medidos entre los puntos inferiores de los arranquesempotrados, con una flecha central libre de 9.475 m, medida entre estos mismos puntos inferiores y la carainferior de la clave central del arco.
Esta losa parablica de soporte del tablero superior del puente tiene un peralte uniformemente variable entoda su longitud curva, con 0.85 m en los arranques extremos empotrados y 0.65 m en la clave central.
Los arranques de este arco parablico se hallan empotrados en la base de los cuerpos centrales de losestribos superiores de concreto simple y concreto armado de apoyo del puente. La pendiente del eje de estearco en sus arranques extremos es de 24.5.
2.1.3Placas verticales de concreto armado
Para transmitir las cargas verticales del tablero superior del puente al arco parablico de soporte del mismo,se han proyectado un total de 17 placas verticales de concreto armado de 6.40 m de longitud, 0.35 m deespesor para las dos placas extremas ms esbeltas y 0.30 m de espesor para las dems placas interiores;las alturas libres de estas placas son variables, siendo mayor hacia los extremos y menor hacia el centro delarco.
Estas placas se hallan dispuestas directamente por debajo de las vigas transversales interiores del tablerosuperior del puente, que tienen secciones transversales con un ancho que es igual al espesor de estasplacas con quienes se hallan integradas monolticamente. Las bases de estas placas se anclan en la carasuperior del arco parablico.
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Cada una de estas placas verticales se ha configurado estructuralmente con cuatro columnas de refuerzo deconcreto armado, de 0.30x0.30 metros de seccin transversal para las placas interiores y de 0.35x0.30metros para las dos placas extremas. Estas columnas de refuerzo se hallan dispuestas en los bordesextremos y en los tercios centrales de estos muros.Las alturas libres de todas las placas verticales de concreto armado, numeradas de izquierda a derecha, sonlas siguientes:
PLACA ALTURA LIBRE PLACA ALTURA LIBRE PLACA ALTURALIBRE
1 9.12 m 2 7.13 m 3 5.39 m4 3.93 m 5 2.73 m 6 1.80 m7 1.13 m 8 0.73 m 9 0.60 m
10 0.73 m 11 1.13 m 12 1.80 m13 2.73 m 14 3.93 m 15 5.39 m16 7.13 m 17 9.12 m
2.2 SUBESTRUCTURA DEL PUENTE
2.2.1 Estribo de concreto simple de la margen izquierda
El estudio geotcnico del puente ha establecido que en la margen izquierda del ro, y en el sector donde seconstruir este puente, existe un importante afloramiento rocoso de tipo graneadortico de gran potencia, quese caracteriza por una elevada resistencia a la compresin, motivo por el cual, presenta condiciones muyfavorables para apoyar el puente y para eliminar posibles fenmenos de socavacin durante las crecidasextraordinarias del ro.
Por esta razn, se decidi proyectar en este extremo izquierdo un apoyo constituido por un estribo deconcreto simple, que sirva de apoyo al tablero superior del puente y al arranque izquierdo del arco parablicode concreto armado.
La seccin central de este estribo en elevacin tiene una altura total de 13.00 metros, dividida en la siguienteforma: 0.80 m para el parapeto superior y cajuela de apoyo, 10.70 m para el cuerpo principal y 1.50 m para lazapata de apoyo. La longitud total de este estribo es constante en toda su altura, con un valor de 10.20 m.Las dimensiones en planta de la cajuela de apoyo son: 9.00 m de longitud y 0.60 m de ancho. La altura delparapeto superior es variable y se ajusta exactamente a la configuracin geomtrica de la losa central decalzada del tablero superior del puente, incluyendo el sobre recubrimiento de concreto como superficie dedesgaste.
De esta forma, la altura del parapeto en el centro del estribo es de 0.80 m (0.775 m de concreto armado +0.025 m de sobre recubrimiento de concreto como superficie de desgaste) y 0.725 m (0.70 m de concretoarmado + 0.025 m de sobre recubrimiento de concreto como superficie de desgaste) en los costadoslaterales, a partir de una distancia de 3.60 m del eje central del estribo.
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El parapeto superior del estribo tiene un espesor de 0.60 m. El espesor del estribo es variable, con unespaldar vertical anclado a la roca adyacente y una superficie delantera con un talud de hacia el ro deaproximadamente 24 % de pendiente.
La zapata de apoyo de este estribo tiene las siguientes dimensiones: una longitud de 10.20 m, un ancho de5.00 m, y un espesor de 1.50 m.
Para anclar adecuadamente el espaldar de este estribo a la superficie rocosa adyacente, se ha proyectado lacolocacin de un total de 56 dowells de anclaje, constituidos por fierros corrugados de construccin de unapulgada de dimetro, dispuestos en un arreglo de ocho filas y siete columnas, con separaciones de 1.50 m.Las perforaciones cilndricas en la roca para colocar estos dowells de anclaje sern de 6 cm de dimetro y0.70 m de longitud, con una pendiente de 5 % para facilitar la colocacin del mortero de arena y cemento quedeben rodear estas varillas de acero. Para asegurar un slido anclaje de los dowells en la roca, se utilizarun aditivo expansivo en el mortero de arena y cemento.
Estos dowells de anclaje dispuestos en el espaldar de este estribo permitirn controlar adecuadamente lasfuerzas desestabilizadoras generadas por fuertes y eventuales movimientos ssmicos del terreno, tanto en ladireccin longitudinal del puente, como en la direccin transversal. Las longitudes de anclaje de los dowellsde acero corrugado en el espaldar de este estribo, ser de 0.80 m.
2.2.2 Estribo de concreto armado de la margen derecha
El estudio geotcnico del puente ha establecido la presencia de un suelo de cimentacin gravo arenoso en lamargen derecha del ro y en el sector de construccin de esta estructura. Por otro lado, los posiblesfenmenos de socavacin que se pueden presentar en esta margen durante las crecidas extraordinarias delro, exigen apoyar este estribo a una gran profundidad por debajo del nivel natural del terreno.
Por estos motivos, la estructura de apoyo del puente en esta margen derecha ha resultado mucho mscompleja que aquella dispuesta en la margen izquierda. Este apoyo derecho del puente est constituido portres estructuras diferentes:
(a) Un estribo superior de concreto armado tipo cajn,(b) Un cajn inferior mayor de concreto armado relleno completamente con concreto ciclpeo, y(c) Dos falsas zapatas grandes de concreto ciclpeo.Todas estas estructuras se hallan adecuadamente integradas monolticamente para asegurar uncomportamiento unitario frente a solicitaciones laterales que originan fuerzas cortantes y momentosflexionantes.
Estribo superior de concreto armado tipo cajn:
Las dimensiones de la cajuela de apoyo son: 9.50 m de longitud, 0.90 m de ancho y altura variable, con unvalor de 0.80 m en el centro y se reduce linealmente hasta un valor de 0.725 m en los costados laterales, apartir de una distancia de 3.60 m, medida desde la seccin central, en forma muy semejante a lo que ocurregeomtricamente en la cajuela de apoyo del estribo de concreto simple de la margen opuesta.
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Todas las paredes verticales y losas horizontales de este estribo superior de concreto armado tienen unespesor de 0.30 m, y estn reforzadas con las cuantas mnimas de acero que dan como resultado mallascuadradas de barras de 1/2 de dimetro, con separaciones de 0.25 m entre ejes, dispuestas en los lechosde refuerzo de los dos costados de estos elementos.
Este estribo est compuesto por tres cuerpos huecos que van aumentando progresivamente de ancho dearriba hacia abajo; todos ellos tienen la misma longitud de 10.10 m. El cuerpo superior tiene un ancho total de1.20 m y una altura libre de 3.20 m; el cuerpo intermedio tiene un ancho total de 2.25 m y una altura libre de3.30 m; el cuerpo inferior tiene un ancho total y una altura libre de 3.30 m.
Este estribo se apoya sobre una zapata de concreto armado de 0.60 m de espesor, de 11.00 m de longitud y8.00 m de ancho, reforzada con parrillas de refuerzo constituidas por varillas de acero de 3/4 de dimetro,con separaciones de 0.25 m entre ejes, dispuestas en el lecho superior e inferior de esta losa.
Los refuerzos verticales de todas las paredes del estribo superior se anclan adecuadamente en esta zapatainferior de apoyo. A su vez, esta zapata constituye la losa de tapa del cajn inferior de concreto armado quesirve de apoyo y de anclaje al estribo superior de concreto armado proyectado en esta margen.
La base de los espacios vacos del cuerpo inferior de este estribo sern rellenados con una mezcla deconcreto simple. fc = 250 kg/cm2, hasta una altura de 0.75 m, para anclar efectivamente las barraslongitudinales de refuerzo del arranque derecho del arco parablico del puente.
Cajn inferior de concreto armado, rellenado con concreto ciclpeo:
El cajn de concreto armado, que sirve de apoyo al estribo superior del puente dispuesto en esta margen delro, es una estructura de dos niveles, con losa de tapa y una losa horizontal intermedia, con un total de cuatroceldas rectangulares en cada nivel.
Globalmente, este cajn tiene una longitud total de 11.00 m en el sentido transversal del puente, un ancho de8.00 m en el sentido longitudinal, y una altura total de 8.50 m.
La losa de tapa, que constituye la zapata de apoyo del estribo superior del puente, tiene un espesor de 0.60m, y, como se ha manifestado anteriormente, est reforzada con dos parrillas cuadradas de refuerzolocalizadas en el lecho superior e inferior de esta estructura, constituidas por barras de acero de 3/4 dedimetro, dispuestas con separaciones de 0.25 m entre ejes.
La losa intermedia de este cajn tiene un espesor de 0.30 m, y est reforzada con parrillas cuadradas derefuerzo localizadas en el lecho superior e inferior de esta estructura, constituidas por barras corrugadas deacero de 1/2 de dimetro, dispuestas con separaciones de 0.25 m, entre ejes.
Las paredes exteriores de este cajn de concreto armado tienen un espesor de 0.45 m, las cuales estnreforzadas con parrillas cuadradas de refuerzo localizadas en el lecho interior y exterior, constituidas porbarras de acero de 5/8 de dimetro, dispuestas con separaciones de 0.25 m, entre ejes.
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Las paredes interiores de este cajn de concreto armado, dispuestas en forma de cruz en planta, tienen unespesor de 0.30 m, y estn reforzadas con parrillas cuadradas de refuerzo localizadas en ambos costados deestos muros, constituidas por barras corrugadas de acero de 1/2 de dimetro, dispuestas con separacionesde 0.25 m, entre ejes.
Las cuatro celdas del primer nivel y las cuatro celdas del segundo tienen las siguientes dimensiones libres:4.90 m de longitud, 3.40 m de ancho y 3.80 m de altura. Todas estas celdas sern rellenadas con concretociclpeo de fc = 100 kg/cm2 y 50 % de piedra grande, para que sirva de un efectivo contrapeso al apoyo dela margen derecha del puente y se absorban adecuadamente los empujes laterales generados por losrellenos traseros de tierra y por los empujes del arco parablico.
Las barras de refuerzo vertical de todas las paredes de este cajn se hallan adecuadamente ancladas en lafalsa zapata superior de concreto ciclpeo.
Falsas zapatas de concreto ciclpeo:
El estribo superior y el cajn inferior de concreto armado se apoyan finalmente sobre dos grandes y gruesasfalsas zapatas de concreto ciclpeo de fc = 100 kg/cm2 y 50 % de piedra grande.La falsa zapata superior tiene 12.00 m de longitud, 9.00 m de ancho y 2.50 m de espesor. La falsa zapatainferior tiene 13.00 m de longitud, 10.00 m de ancho y tambin 2.50 m de espesor.
2.2.3 Losas de Aproximacin de concreto armado
El acceso al puente est acondicionado por losas de aproximacin de concreto armado, construidas comocarpetas rgidas del pavimento de las vas de acceso a esta importante estructura, que cumplen la funcinestructural de evitar la generacin de fuertes golpes dinmicos de impacto de los vehculos pesados que hande transitar por el tablero superior de este puente.
Estas losas macizas de aproximacin de concreto armado deben tener una longitud mnima de 4.00 metros,un espesor de 0.25 m y dos parrillas cuadradas de refuerzo dispuestas en el lecho superior e inferior de estalosa, constituidas por barras de acero de 1/2 de dimetro, dispuestas con separaciones de 0.25 m, entreejes.
Estas losas de aproximacin se vaciarn y se apoyarn directamente sobre los rellenos de tierradebidamente compactados, dispuestos por detrs de los espaldares de los estribos de apoyo del puente.
3.0 DISEO ESTRUCTURAL
3.1 SOLICITACIONES DE SERVICIO
3.1.1 Cargas muertasPeso volumtrico del concreto simple y ciclpeo: PV = 2.30 Ton/m3
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Peso volumtrico del concreto armado: PV= 2.50 Ton/m3Peso volumtrico del acero estructural: PV= 7.85 Ton/m3Peso propio de toda la superestructura del puente: WD = 2,593 TonsPeso de la carpeta asfltica de 2 de espesor: PCA= 110 kg/m2Peso del sobre-recubrimiento de concreto de la losa de calzada de 2.5 cm: PSC = 60 kg/m2Peso de los rellenos compactados de tierra de la margen derecha: PV= 2.090 Ton/m3
3.1.2 Cargas vivas:
Sobrecarga peatonal en veredas del tablero: S/C = 360 kg/m2
Cargas del camin de diseo sin impacto:Cargas verticales en las dos ruedas traseras: P3 = 14.70 TonsCargas verticales en las dos ruedas intermedias: P2= 14.70 TonsCargas verticales en las dos ruedas delanteras: P1 = 3.57 TonsSeparacin entre ejes de las ruedas delanteras y las ruedas intermedias: S = 4.30 mSeparacin entre ejes de las ruedas intermedias y las ruedas traseras: variable de S = 4.30 m, hasta S = 9.00m, el que resulte ms desfavorable para la estructura.Separacin entre los ejes de las ruedas en el sentido transversal del camin de diseo: 1.80 mPeso total del camin de diseo sin impacto: PT = 33.13 Tons.Posicin de la resultante de las cargas verticales transmitidas por las ruedas del camin de diseo: X0= 2.845m, medido con respecto al eje de las ruedas traseras.
Cargas del tndem de diseo sin impacto:Cargas verticales de las dos ruedas en cada eje transversal de ruedas: 11.20 TonsSeparacin entre las dos cargas del tndem en el sentido longitudinal del mismo: 1.20 mSeparacin entre los ejes de las ruedas en el sentido transversal del camin de diseo: 1.80 mPeso total del tndem de cargas de diseo, sin impacto: 22.40 Tons
Carga viva distribuida por va: 0.97 Ton/m, con una longitud variable.
Se adoptar la longitud que resulte ms desfavorable en cada caso del anlisis estructural, para cadaelemento resistente del puente.
3.1.3 Impacto para las cargas vivas concentradas:I = 33%
3.1.4 Cargas de viento:Aunque estas presiones no han resultado crticas en el diseo de este puente, estas presiones se hancalculado para rfagas de viento con velocidades mximas de aproximadamente 100 Km/h.Presiones horizontales y verticales de viento: p = 80 kg/m2
3.1.5 Cargas de sismo:Las cargas laterales de sismo se han calculado de acuerdo con el Manual Peruano de Puentes, sobre labase de los siguientes parmetros:
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Coeficiente de Respuesta Ssmicas Elstica: Cs = 1.2 AS/T2/3,menor o igual a 2.50 A
Coeficiente de Aceleracin para la provincia de Paruro del departamento del Cusco: A = 0.28 g, valorobtenido del mapa de iso-aceleraciones que figura en el apndice A del Reglamento peruano de Puentes, elcual ha sido obtenido para un perodo de recurrencia de 50 aos y una probabilidad de excedencia de 10 %.g representa la aceleracin de la gravedad.
Este valor de la aceleracin ssmica mxima del basamento rocoso, A, del suelo de cimentacin esperfectamente compatible con los resultados del anlisis del peligro ssmico del puente, investigacin que seadjunta en el estudio geotcnico y ssmico de esta estructura.
Categorizacin del puente: Puente esencial
Coeficiente de Sitio: S = 1.20 (Suelo S2, perfilTipo II)
Factor de Modificacin R de la Respuesta Elstica:Sismo en el sentido longitudinal del puente: R = 3.50 (columnas mltiples)Sismo en el sentido transversal del puente: R = 2.0 (columnas individuales)
Coeficiente ssmico de diseo:Sismo en el sentido longitudinal del puente: Cs = 2.50*0.28/3.50 = 0.200Sismo en el sentido transversal del puente: Cs = 2.50*0.28/2.00 = 0.350
3.1.6Cambio trmico extremo: 20 grados centgrados.
3.1.7 Contraccin lineal por secado del concreto:
Para calcular los esfuerzos originados por deformaciones internas de las estructuras de concreto armado, seha considerado una deformacin unitaria lineal de contraccin por secado del concreto igual a 0.0002.Como se puede deducir, en el clculo de los esfuerzos de la estructura originados por deformacionesinternas, es usual superponer las deformaciones inducidas por cambios de temperatura con aquellasinducidas por las contracciones por secado del concreto.
3.2 MATERIALES ESTRUCTURALES
3.2.1 Calidad del concreto
(a) Subestructuras:Estribo de concreto simple de la margen izquierda del puente, estribo superior y cajn inferior de apoyo deconcreto armado de la margen derecha del puente, relleno inferior de concreto simple del estribo superior deconcreto armado de la margen derecha del puente: fc = 250 kg/cm2.
(b) Superestructura de concreto armado del puente (Tablero superior, Arco parablico y Placasverticales): fc = 300 kg/cm2.
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(c) Losas de Aproximacin de concreto armado: fc = 250 kg/cm2.
(d) Sobre-recubrimientos de concreto simple de la losa de calzada:fc = 300 kg/cm2.
(e) Concreto ciclpeo de relleno de cajones de cimentacin:fc = 100 kg/cm2 y 50 % de piedra grande.
3.2.2 Calidad del mortero de arena y cemento de relleno de las perforaciones cilndricas en roca paraanclaje de los dowells de acero: Mortero de arena y cemento en proporcin 3 a 1, en volumen, con unadecuado aditivo expansor de volumen.
3.2.3 Calidad de las varillas de refuerzo de las estructuras de concreto armadoBarras corrugadas de acero AR-60 de SIDER PER, con fy= 4200 kg/cm2.
3.2.4 Calidad del acero estructural de las barandas metlicasAcero Estructural PG-E24 de SIDER PER, con fy= 2400 kg/cm2. En forma alternativa, se puede utilizar elAcero Estructural A36, designacin ASTM, con fy = 2500 kg/cm2.
3.2.5 Conexiones soldadas en las barandas metlicasTodas las conexiones soldadas de las barandas metlicas sern de tipo filete de 1/4 de calibre, utilizandoelectrodos tipo CELLOCORD A oCELLOCORD AP Punto Azul de Oerlikon u otros electrodos similares.
3.3 MODELAJE ESTRUCTURAL
Las losas macizas de concreto armado de calzada y de veredas del tablero superior del puente se modelaroncomo losas delgadas armadas en una sola direccin, sujetas a cargas distribuidas y cargas concentradasfijas y mviles.
Las vigas de concreto armado del tablero superior del puente fueron modeladas como vigas esbeltascontinuas de varios tramos, apoyadas sobre apoyos simples, sujetas a cargas distribuidas y cargasconcentradas fijas y mviles.
Las barandas metlicas del tablero superior del puente fueron modeladas como vigas horizontales continuascon apoyos simples y vigas verticales en voladizo empotradas en la base, sujetas a cargas distribuidas ycargas concentradas.
El arco parablico de concreto armado fue modelado como una viga curva esbelta perfectamente empotradaen sus arranques extremos, sujeto a la accin de cargas distribuidas y concentradas.
Las placas verticales de concreto armado fueron modeladas como muros delgados sujetos a la accinpredominante de cargas verticales de compresin, combinadas con reducidos momentos flexionantes.
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CONSULTOR: MAGT. ING CIVIL SAMUEL MIRANDA FARFN
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CCAPICREACIN DEL PUENTE CARROZABLE HUACCAYCHACA
EN EL TRAMO CCAPI HUANOQUITE, DISTRITO DE CCAPI - PARURO - CUSCO
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Las paredes del estribo superior y cajn de concreto armado de la margen derecha del puente fueronmodelados como losas delgadas armadas en una direccin, sujetos a la accin de los empujes laterales delrelleno de tierra sumergido en agua.
Las losas de fondo, intermedia y de tapa del estribo superior y cajn de apoyo de concreto armado de lamargen derecha del puente se modelaron como losas delgadas armadas en dos direcciones, sujetas acargas verticales distribuidas.
El estribo de concreto simple de la margen izquierda del puente fue modelado como una estructura masivatridimensional, el cual debe ser revisado para controlar con seguridad los posibles fenmenos de volteo ydeslizamiento en este sector.
3.4 MTODOS DE ANLISIS ESTRUCTURAL
Para el anlisis de las estructuras del puente carrozable Huaccaypata se han empleado criterios, modelosmatemticos y mtodos concordantes con las estructuras particulares de este proyecto.Los mtodos de anlisis estructural, aplicados en el desarrollo de este proyecto, satisfacen los principiosbsicos de la esttica y de la mecnica estructural. Estos principios bsicos son:
(a) Equilibrio esttico y dinmico,
(b) Continuidad o compatibilidad de desplazamientos,
(c) Cumplimiento de las leyes constitutivas de los diferentes materiales que conforman estos sistemasestructurales, y
(d) Condiciones de borde o de frontera pre-establecidos en determinados puntos de cada sistema estructural,que aseguran la estabilidad externa de los mismos.
Los mtodos de anlisis estructural que se han utilizado en el presente caso han sido, en general, denaturaleza esttica y lineal. Un anlisis estructural de naturaleza lineal se fundamenta en las siguienteshiptesis:
(a) Comportamiento elstico-lineal de los materiales o proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones.Esta primera hiptesis se conoce como la Ley de R. Hooke.
(b) Los desplazamientos de la estructura generados por la accin de las cargas exteriores son de segundoorden. Esta hiptesis tambin se conoce como el Principio de Rigidez de la estructura.
(c) El anlisis que se lleva a cabo es de Primer Orden, en el cual, se trabaja con la geometra inicial oindeformada de la estructura, que corresponde a la condicin de la estructura para esfuerzos nulos.
(d) Es aplicable el Principio de Superposicin de causas y de sus correspondientes efectos.
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En el desarrollo de los clculos del anlisis estructural de este puente se han utilizado Hojas de Clculo yAyudas de Diseo elaboradas de manera personal y aquellas proporcionadas por los manuales y textosespecializados sobre este tema.
3.5 MTODOS DE DISEO ESTRUCTURAL
Los elementos estructurales de concreto armado del puente fueron diseados por el Mtodo de Resistencialtima, conocido tambin como Diseo a la Rotura o Mtodo LRFD, que es el mtodo que prescribe elReglamento Nacional de Estructuras vigente.
En este mtodo de diseo las solicitaciones son incrementadas y multiplicadas por un conjunto de factoresde carga prescritos por la Norma Tcnica E-060: Concreto Armado del Reglamento Nacional de Edificacionesvigente.
Igualmente, las resistencias nominales o tericas de los diferentes elementos estructurales del puente sonreducidas y multiplicadas por un conjunto de factores de reduccin prescritos por la misma Norma Tcnicareferida anteriormente.
La condicin fundamental de seguridad de los diferentes elementos de concreto armado se verifica y secumple cuando la suma de las diferentes combinaciones reglamentarias de solicitaciones, mayoradas por suscorrespondientes factores de carga, son iguales o menores que las correspondientes resistencias nominalesde cada elemento estructural que se est verificando.
Los elementos estructurales de acero de las barandas metlicas del puente fueron diseados por el Mtodode Cargas de Trabajo, en el cual, para lograr una estructura segura, se verifica que los esfuerzos mximosgenerados por las diferentes de las cargas de servicio de la estructura, actuando de manera individual ycombinada, de acuerdo con las prescripciones reglamentarias correspondientes, resulten iguales o menoresque los correspondientes esfuerzos permisibles del acero seleccionados para este proyecto.
3.6 NORMAS Y REGLAMENTOS
En el desarrollo del proyecto estructural del Puente Carrozable en Arco de tablero Superior: Huaccaypata,Ccapi-Paruro-Cusco, se utilizaron las siguientes normas y reglamentos de diseo:
(a) Reglamento Nacional de Edificaciones y sus correspondientes normas tcnicas: Norma Tcnica E 020: Cargas Norma Tcnica E 030: Diseo Sismorresistente Norma Tcnica E 060: Concreto Armado Norma Tcnica E 090: Estructuras Metlicas
(b) Reglamento Nacional de Puentes (Manual de Diseo de Puentes)(c) Reglamento Americano para la Construccin con Acero (AISC)(d) Reglamento Americano de Soldadura (AWS)
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4.0 RELACIN DE LOS PLANOS DE ESTRUCTURAS
U-01: Ubicacin Geogrfica.E-01: Ubicacin en Planta y Perfildel Puente.E-02:Planta y Perfil Longitudinal del Puente.E-03: Vista de la Mitad del Puente en Planta y Perfil margen Izquierda.E-04:Vista de la Mitad del Puente en Perfil Margen Derecha.E-05: Detalles Estructurales Estribo Margen Derecha y Losa de Aproximacin.E-06: Detalles Estructurales Estribo Tipo Cajn Margen Derecha.E-07:Refuerzo de Losa Tipo Bveda Parablica de Concreto Armado.E-08:Seccin Transversal, Refuerzo de Placas Verticales, Detalles de Barandas.E-09: Refuerzo de Losa de Calzada y Veredas, Refuerzo de Vigas Longitudinales y Transversales.E-10: Refuerzo de Losa de Calzada y Veredas en Planta.E-11: Refuerzo de Muros de Contencin de Concreto Armado.E-12: Ubicacin y Refuerzo de Muros de Contencin y Muros de Encauzamiento.E-13: Seccin Transversal y Perfil Longitudinal de Falso Puente.E-14: Detalles de Falso Puente.E-15: Detalles de Sealizacin.E-16: Detalles de Puente Pasarela.
