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DISEÑO ESTRUCTURAL BOX PEATONAL NUEVOHoja 3

Versión 0.0ESTACiÓN CENTRAL - CARRERA 10

1. INTRODUCCiÓN

Esta memoria se refiere y está limitada a producir los planos estructurales del BoxPeatonal que se planea construir para comunicar la Estación Central con el Box Peatonalproyectado en los Estudios y Diseños correspondientes a la Troncal Carrera 10 en elcentro de la ciudad de Bogotá.

1.1. ANTECEDENTES

Los datos de entrada para la elaboración y análisis de la modelación estructural, talescomo geometría y características geotécnicas se tomaron con base en los siguientesdocumentos y planos:

,¡' Estudio de Geotecnia del Proyecto •,¡' Diseño Vial y Urbanístico del Proyecto

1.2. NORMAS PARA EL DISEÑO ESTRUCTURAL

,¡' Norma Básica:Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes 1995. Se mencionará como CCP.

,¡' Normas Adicionales:Standard Specifications for Highway Bridges - AASHTO 17 Ed 2002.

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2. DESCRIPCiÓN DE LA ESTRUCTURA

2.1. GENERALIDADES

La estructura consiste en un box peatonal conformado por muros pantalla conectadossólo a cortante con la losa inferior y continuos con la losa superior. En su extremooccidental, la estructura empalma con la Estación Central con una sección de -6.20 m deancho interior y -125 m de longitud hasta llegar a la zona central donde se bifurca elacceso lateral que sube al nivel del espacio público superior y la estructura principalcontinua hacia el oriente con una sección de ancho interno variable entre -6.90 m y 6.20m y -85 m de longitud hasta empalmar con el Box Peatonal proyectado en desarrollo delos diseños para la Troncal Carrera 10. La altura de la sección es variable y acomoda eldesarrollo de las pendientes requeridas para el sistema de rampas mecánicas.

A la estructura de entrada lateral se accede desde el espacio público a través de unaestructura metálica.

La sección soportará carga viva vehicular en su paso bajo las carreras 13A y 13.

El espesor de las pantallas es de 0.45 m, de la losa inferior es 0.50 m y de la losa superiores 0.40 m.

En las siguientes páginas se muestra la geometría general de la estructura.

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Versión 0.0 DISEÑO ESTRUCTURAL BOX PEATONAL NUEVOHoja 5

ESTACiÓN CENTRAL - CARRERA 10

Figura 2-1 Planta Box Peatonal

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Figura 2-2 Corte Longitudinal

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2.2. PROPIEDADES DE MATERIALES

2.2.1 Concreto

./ Pantallas y losas

./ Vigas, columna y pilote

./ Peso unitario

./ Modulo elasticidad

fc = 280 kg/cm2

f C = 280 kg/cm2

y = 2.5 tlm3

Ec = 12500"(fc)

2.2.2 Acero de Refuerzo

./ NTC 2289 (ASTM A706, fy= 4200 kg/cm2)

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3. PARÁMETROS DE ANÁLISIS Y DISEÑO

3.1. EVALUACiÓN DE CARGAS

La estructura se diseñará para soportar las siguientes cargas:

./ Peso propio

./ Cargas permanentes

./ Cargas vivas (incluyendo impacto)

./ Empuje por sobrecarga viva

./ Empuje (incluyendo el proveniente del nivel freático)

./ Subpresión

3.1.1 Peso Propio

Se considera el peso de la totalidad de la estructura.

3.1.2 Empuje

De acuerdo con el Estudio de Suelos se incluyó el efecto del empuje del relleno en condicionesestáticas utilizando los siguientes parámetros.

Peso unitario: 2.0 tlm3.

Coeficiente de empuje activo (Ka): 0.43

Se consideró la presencia del nivel freático a 3.90 m por debajo del terreno natural.

3.1.3 Empuje por Sobrecarga Viva

De acuerdo con las recomendaciones del Estudio de Geotecnia, se incluyó el efecto de unasobrecarga en superficie debida al tráfico durante la construcción de 1.40 tlm2

.

Considerando un peso unitario de 2.0 tlm3, esta sobrecarga equivale a una altura de relleno de

0.70 m lo que equivale además al efecto de la carga viva vehicular en condiciones de servicioen las zonas aledañas a calzadas.

3.1.4 Cargas Permanentes

Para considerar el peso de los rellenos y acabados de zonas peatonales y vías se aplicó unacarga uniformemente distribuida sobre la losa superior de 2.0 tlm2 que equivale a un espesormedio de 1.0 m de un material con un peso unitario de 2.0 tlm3

.

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3.1.3 Carga Viva

En las zonas bajo calzada se aplicó la carga viva correspondiente al camión C40-95 transitandodirectamente sobre la placa superior en dirección perpendicular a las pantallas. De acuerdo conel ancho de cada vía se consideraron 4 camiones circulando por la Carrera 13A y 3 camionescirculando por la Carrera 13. La carga de rueda se distribuyó sobre el área de contacto indicadaen el CCP y se incluyó un impacto del 30%.

En las zonas bajo zona peatonal se aplicó una carga viva uniformemente distribuida de 0.45tlm2 sobre la placa superior.

Sobre la placa inferior se considera una carga peatonal uniformemente distribuida de -0.45 tlm2.

3.1.6Subpresión

Se incluyó el efecto de la subpresión sobre la losa inferior de acuerdo con su posición respectoal nivel freático.

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4. MODELOS DE ANÁLISIS

4.1. GENERALIDADES

Para el análisis y diseño la estructura se dividió en 3 zonas básicas que a su vez sesubdividieron en tramos de acuerdo con la modulación de juntas en las losas:

Zona Occidental: Estación Central - Conexión Acceso Central. Se subdivide en 12tramos.Conexión Acceso Central. Se subdivide en 4 tramos.Conexión Acceso Central - Box Troncal Carrera 10. Se subdivideen 9 tramos.

Zona Central:Zona Oriental:

De acuerdo con las condiciones geométricas y de carga se analizaron los siguientes tramos:

Zona Occidental:Zona Central:Zona Oriental:

Tramos 1,2,3 Y 5.Tramos 1 y 4.Tramos 2, 4 Y 8

Para mayor claridad, esta división se utiliza igualmente en los planos de diseño.

Se empleó el programa de análisis estructural SAP2000 V.8.2.5 utilizando construcción poretapas para tener en cuenta el efecto de la gradualidad geométrica de la estructura: primeraetapa con pantallas, losa superior, vigas y columna-pilote, segunda etapa con pantallas, losasuperior, vigas, columna-pilote y losa inferior. Los modelos se ubican en un sistema decoordenadas global en donde el eje Z es vertical y se denominaron:

CR10 OCC1 ETAPA28CR10 OCC1 ETAPA2SUB 8

CR10 OCC2 ETAPA2 8CR10 OCC2 ETAPA2SUB 8



CR10 CEN1 ETAPA28CR10 CEN1 ETAPA2SUB 8

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CR10 CEN4 ETAPA2 aCR10 CEN4 ETAPA2SUB a

CR10 ORI2 ETAPA2 aCR10 ORI2 ETAPA2SUB a

CR10 ORI4 ETAPA2 aCR10 ORI4 ETAPA2SUB a

CR10 ORla ETAPA2 aCR10 ORla ETAPA2SUB a

Las losas y pantallas se modelaron con elementos tipo SHELL y las vigas y la columna-pilote dela zona central se modelaron con elementos tipo FRAME. Los módulos de pantalla, previstos de2.50 m de ancho, se modelaron con mallas alternadas para garantizar su independencia y losnudos de la losa inferior se desconectaron de las pantallas y luego se vincularon utilizandoCONSTRAINTS para simular su conexión parcial sin transmisión de momento.

La losa inferior se apoya sobre resortes verticales que corresponden a un módulo de reacciónde la subrasante de -660 Um3

, de acuerdo con las recomendaciones geotécnicas. En sentidohorizontal, se considera que la losa se apoya en resortes con un valor cercano al 30% del valordel resorte vertical. El efecto de la subpresión se evaluó con un modelo independiente en el quese eliminaron los resortes de la losa de fondo.

Las pantallas se apoyan en resortes que corresponden a un módulo de reacción de lasubrasante de -500 Um3 y el pilote se apoya en un resorte equivalente a -4660 Um3

.

4.2. CONDICIONES DE CARGA

4.2.1 Peso Propio (PROPIO)

Corresponde al peso propio de la estructura, el cual se ha incluido dentro de las propiedadesdel material y es calculado automáticamente por el programa.

4.2.2 Empuje (EMPUJE1)

Es el empuje del terreno y el agua del nivel freático sobre los muros definido como una cargavariable de acuerdo con lo indicado en el capítulo anterior.

4.2.3 Empuje por Sobrecarga Viva (ESCV)

Es el empuje sobre los muros que genera una sobrecarga en la superficie definido como unacarga uniforme de 0.60 Um2

.

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4.2.4 Cargas Permanentes (PERM)

Corresponde al peso de los rellenos y acabados sobre la losa superior. Es una cargauniformemente distribuida de 2.0 tlm2

.

4.2.5 Carga Viva (VIVAIN, VIVAPE, VIVA VE)

• Condición VIVAIN

Corresponde a la carga peatonal sobre la losa inferior. Es una carga uniformementedistribuida de 0.45 tlm2

.

• Condición VIVAPE

Corresponde a la carga peatonal sobre la losa superior. Es una carga uniformementedistribuida de 0.45 tlm2

.

• Condición VIVAVE

Corresponde a la carga vehicular sobre la losa superior. La carga de cada rueda,incluyendo impacto, se aplica como 6 cargas puntuales de 1.63 t.

4.2.6 Subpresión (SUBPRE)

Corresponde a la presión ascendente sobre la losa inferior debida a la presencia del nivelfreático y se define como una carga uniforme de acuerdo con lo indicado en el capítulo anterior.Esta condición se evalúa independientemente en un modelo sin resortes en la losa inferior.

4.3. COMBINACIONES DE CARGA

Con el fin de determinar las máximas y mínimas solicitaciones, tanto en condiciones de serviciocomo en condiciones últimas, se crearon los siguientes casos de análisis y combinaciones decarga.

ETAPA1 S= PROPIO + EMPUJE1 + ESCV (Incluyendo sólo pantallas y losa superior)ETAPA2S= PROPIO + EMPUJE1 + ESCV (Adicionando losa inferior)ETAPA3S= ETAPA2S + PERM + VIVA

ETAPA1 U= 1.3 PROPIO + 1.69 EMPUJE1 + 2.17 ESCV (Incluyendo sólo pantallas ylosa superior)ETAPA2U= 1.3 PROPIO + 1.69 EMPUJE1 + 2.17 ESCV (Adicionando losa inferior)ETAPA3U= ETAPA2U + 1.3 PERM + 2.17 VIVA

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Versión 0.0ESTACIÓN CENTRAL - CARRERA 10

En la carga VIVA se incluyen las cargas peatonales sobre la losa inferior (VIVAIN) y superior(VIVAPE) y la carga viva vehicular (VIVAVE) según sea el caso.

A partir de estos resultados se obtienen las siguientes envolventes de diseño:

ENVS: Incluyendo ETAPA 1S, ETAPA2S y ETAPA3SENVU: Incluyendo ETAPA1U, ETAPA2U y ETAPA3U

El efecto de la subpresión se evalúa en forma independiente y se adiciona a las solicitacionesde las envolventes como:

SUBPRESUBPREU= 1.3 SUBPRE

A continuación se presentan los esquemas de geometría general y aplicación de cargas paralos modelos analizados.

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CONTRATO IDU-133-05

Versión 0.0

Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto ElDorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogotá D.C.

DISEÑO ESTRUCTURAL BOX PEATONAL NUEVOESTACiÓN CENTRAL - CARRERA 10

Hoja 14

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Figura 4-1 Esquema general. Tramo 1 Occidental .

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Figura 4-2 Cargas EMPUJE1 y ESCV. Tramo 1 Occidental.

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Versión 0.0

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Hoja 15

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Figura 4-3 Cargas PERM y SUBPRE. Tramo 1 Occidental.

Figura 4-4 Cargas V/VAPE y V/VA/N. Tramo 1 Occidental.

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Figura 4-5 Esquema general y Carga SUBPRE. Tramo 2 Occidental.

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CONTRATO IDU-133-05

Versión 0.0

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Hoja 17

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Figura 4-7 Cargas PERM y V/VA/N. Tramo 2 Occidental.111 '"

Figura 4-8 Carga V/VA VE. Tramo 2 Occidental.

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Versión 0.0

Estudios y Diseños de la Troncall Calle 26 (Av. 3a • Aeropuerto ElDorado - Av. José Celestino Mutis), en Bogotá D.C.


Hoja 18

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Figura 4-9 Esquema general. Tramo 3 Occidental.

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Hoja 19

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Figura 4-11 Cargas PERM y SUBPRE. Tramo 3 Occidental.

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Figura 4-12 Cargas V/VAPE y V/VA/N. Tramo 3 Occidental.n ".

CONTRATO IDU-133-05

Versión 0.0



Hoja 20

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Figura 4-13 Esquema general. Tramo 5 Occidental.

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Figura 4-14 Cargas EMPUJE1 y ESCV. Tramo 5 Occidental.. ".,

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Versión 0.0



Hoja 21

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Figura 4-15 Cargas PERM y SUBPRE. Tramo 5 Occidental..:tu ,._ 1.

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Hoja 22

CONTRATO IDU-133-05Estudios y Diseños de la Troncal Calle 26 (Av. 3" - Aeropuerto El



Versión 0.0

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.l•• l~ 1 mFigura 4-18 Cargas EMPUJE1 y ESCV. Tramo 1Central.

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