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MUNICIPALIDAD METROPOLITANA DE LIMA – PROTRANSPORTE DE LIMA ESTUDIOS DEFINITIVOS DE ARQUITECTURA, INGENIERIA DE LAS OBRAS DE INSERCION URBANA SUR

INFORME FINAL PROYECTO DEFINITIVO ESTRUCTURAL

INSERCIÓN URBANA SUR

1


ÍNDICE

Página 1. Generalidades 3 2. Objetivo 3 3. Diseño del Proyecto de Estructuras Inserción Urbana Sur 3

3.1 Bases para el diseño 3 3.1.1. Normas Aplicables 3

3.2 Características de las estructuras 3 3.3 Información existente proporcionada por Protransporte 3 3.4 Hipótesis de análisis 4

3.4.1. Propiedades de los Materiales 4 3.4.2. Cargas 5 3.4.3. Combinaciones de Carga 7

3.5 Análisis Estructural 8 3.5.1. Modelo Estructural de los puentes 8

3.6 Modos de vibración 11 3.7 Desplazamientos y distorsiones de entrepiso 13

4. Presupuesto, Metrados y Especificaciones Técnicas de Estructuras 14 4.1 Puente Javier Prado 1 4.2 Puente Javier Prado 2 4.3 Puente Javier Prado 3 – Begonias (NO ) 4.4 Puente Panamá 4.5 Inserción Estadio Nacional 4.6 Inserción Ovalo Balta

ANEXOS

Anexo 1. Planos de Diseño del Proyecto Estructural de Inserción Urbana Sur

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INFORME FINAL INSERCIÓN URBANA SUR

1. GENERALIDADES

El Instituto Metropolitano Protransporte de Lima - PROTRANSPORTE contrató al Ing. Jorge Milciades Olarte Navarro para los servicios de Consultor Especializado en Estructuras para asesorar, diseñar y supervisar los proyectos de estructuras del Patio Terminal Naranjal e Inserción Urbana Sur. Esta última considera el diseño de cuatro puentes peatonales.

2. OBJETIVO

El objetivo del presente informe es la presentación del Informe Final del Proyecto definitivo estructural de Inserción Urbana Sur.

3. DISEÑO DEL PROYECTO DE ESTRUCTURAS INSERCIÓN URBANA SUR

3.1. BASES PARA EL DISEÑO

3.1.1. Normas Aplicables

Manual de Diseño de Puentes. Ministerio de Transportes y Comunicaciones.

Dirección General de Caminos y Ferrocarriles. Lima, 2003 Reglamento Nacional de Construcciones. Norma Técnica de Edificación E-020

"Cargas". Lima, 2006. Reglamento Nacional de Construcciones. Norma Técnica de Edificación E-030

"Diseño Sismo Resistente". Lima, 2006. Reglamento Nacional de Construcciones. Norma Técnica de Edificación E-050

"Suelos y Cimentaciones". Lima, 2006. Reglamento Nacional de Construcciones. Norma Técnica de Edificación E-060

“Concreto Armado”. Lima, 2006. Reglamento Nacional de Construcciones. Norma Técnica de Edificación E-070

“Albañilería”. Lima, 2006. Reglamento Nacional de Construcciones. Norma Técnica de Edificación E-090

“Estructuras Metálicas”. Lima, 2006. 3.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTRUCTURAS

Las estructuras de los puentes y rampas consisten en dos armaduras metálicas paralelas tipo Pratt, unidas por el tablero. Los apoyos son pilares de concreto armado. El tablero esta compuesto por perfiles metálicos.

3.3. INFORMACIÓN EXISTENTE PROPORCIONADA POR

PROTRANSPORTE

Planos de Arquitectura A-01 Inserción Urbana en Estación Javier Prado: Planta General Sectorizada A-02 Inserción Urbana en Estación Javier Prado: Cortes Generales

3


A-03 Inserción Urbana en Estación Javier Prado: Planta General Sector 1 A-04 Inserción Urbana en Estación Javier Prado: Planta General Sector 2 A-05 Inserción Urbana en Estación Javier Prado: Planta General Sector 1 A-01 Inserción Urbana en Estación Republica de Panamá: Planta General A-02 Inserción Urbana en Estación Republica de Panamá: Cortes Generales A-01 Inserción Urbana en Estación Balta: Planta General A-02 Inserción Urbana en Estación Balta: Planta General A-03 Inserción Urbana en Estación Balta: Planta General A-01 Inserción Urbana en Estación Estadio Nacional: Planta General A-02 Inserción Urbana en Estación Estadio Nacional: Cortes A-01 Inserción Urbana en Estación Javier Prado: Desarrollo Puente Peatonal 1 A-02 Inserción Urbana en Estación Javier Prado: Desarrollo Puente Peatonal 2 A-04 Inserción Urbana en Estación Republica de Panama: Desarrollo Puente

Peatonal S/N Inserción Urbana sección Constructiva: Puente Peatonal S/N Inserción Urbana sección Constructiva: Giro Silla de Ruedas

3.4. HIPÓTESIS DE ANÁLISIS

Los puentes fueron analizados mediante un modelo tridimensional, suponiendo apoyos simples para cada tramo de las rampas. En el análisis se adoptó un comportamiento lineal y elástico. Los elementos de concreto armado se representaron con elementos lineales mientras que las placas de concreto armado se modelaron con elementos tipo Shell. Estado Límite de Vibraciones: Las vibraciones pueden afectar al comportamiento en servicio de las estructuras por razones funcionales. Las vibraciones pueden causar incomodidad en sus ocupantes o usuarios, pueden afectar al funcionamiento de equipos flexibles a este tipo de fenómenos. En el caso de pasarelas peatonales deben evitarse estructuras con frecuencias comprendidas entre 1.6 y 2.4 Hertz, y entre 3.5 y 4.5 Hertz. Con estas consideraciones, se realizaron coordinaciones con el Arq. Bernardo Aguilar (Proyectista de Arquitectura) con la finalidad de mantener a las estructuras fuera de los rangos indicados, variando el peralte a los puentes de análisis.

3.4.1. Propiedades de los Materiales

Los materiales considerados tienen las siguientes propiedades:

Acero estructural Fy = 2500 kg/ cm2, E = 2x106 kg/ cm2 Concreto: f´c = 210 kg/cm2, E = 217,000 kg/cm2

f´c = 280 kg/cm2, E = 251,000 kg/cm2 Acero corrugado: fy = 4200 kg/ cm2, E = 2x106 kg/ cm2

3.4.2. Cargas

4


Las cargas se evaluaron conforme al Manual de Diseño de Puentes del MTC (2003) y la norma de Cargas, E-020. Los pesos de las estructuras se calcularon a partir de sus dimensiones propuestas, considerando un peso específico del acero de 7,850 kg/m3 y concreto de 2,400 kg/m3. El peso del tablero y acabados a apoyarse sobre las correas de unión de armaduras se estimo en 318 kg/m2. La carga viva de 510 kg/m2. El análisis sísmico se realizó según la norma vigente, Manual de Diseño de Puentes del MTC (2003), con el procedimiento de superposición modal espectral. Utilizando las condiciones de suelo, las características de la estructura y las condiciones de uso, se utilizaron los parámetros sísmicos que se indican en las tabla 3, 4, 5 y 6 que son las siguientes:

Tabla 3. Parámetros para el Análisis Sísmico

PARÁMETROS PARA EL ANÁLISIS SÍSMICO PUENTES JAVIER PRADO Coeficiente de aceleración: Lima, Zona 4 (*) A = 0.44

Coeficiente de sitio: Perfil de suelo tipo I S = 1.0

Período para definir espectro de seudo aceleración Tn

Factor de Modificación de la respuesta: Columnas individuales (Categoría de importancia : otros puentes)

R = 3

(*) Apéndice A de Manual de Diseño de Puentes: Distribución de isoaceleraciones, J. Alva, J. Castillo, 1993, Universidad Nacional de Ingeniería, FIC - CISMID

Tabla 4. Valores numéricos del Espectro Inelástico de Respuesta Puentes Peatonales Javier

Prado Tn Csn = 1.2 AS / Tn

2/3 (*) Csn g / R 0.00 1.10 3.60 0.10 1.10 3.60 0.20 1.10 3.60 0.30 1.10 3.60 0.40 0.97 3.18 0.50 0.84 2.74 0.60 0.74 2.43 0.70 0.67 2.19 0.80 0.61 2.00 0.90 0.57 1.85 1.00 0.53 1.73 1.10 0.50 1.62 1.20 0.47 1.53 1.30 0.44 1.45 1.40 0.42 1.38 1.50 0.40 1.32 1.60 0.39 1.26 1.70 0.37 1.21 1.80 0.36 1.17 1.90 0.34 1.13 2.00 0.33 1.09 2.10 0.32 1.05 2.20 0.31 1.02

5


(*) Csn A 5.2≤

Espectro de Diseño MTC 2003 - Suelo tipo IPuentes Peatonales Javier Prado

0.000.501.001.502.002.503.003.504.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Tn

C sn g

/ R

Figura 1. Espectro Inelástico Puentes Peatonales Javier Prado

Tabla 5. Parámetros para el Análisis Sísmico

Puente Panamá PARÁMETROS PARA EL ANÁLISIS SÍSMICO PUENTE PANAMA Coeficiente de aceleración: Lima, Zona 4 (*) A = 0.44

Coeficiente de sitio: Perfil de suelo tipo II S = 1.2

Período para definir espectro de seudo aceleración Tn

Factor de Modificación de la respuesta: Columnas individuales (Categoría de importancia : otros puentes)

R = 3

(*) Apéndice A de Manual de Diseño de Puentes: Distribución de isoaceleraciones, J. Alva, J. Castillo, 1993, Universidad Nacional de Ingeniería, FIC - CISMID

Tabla 6. Valores numéricos del Espectro Inelástico de Respuesta

Puente Peatonal Panamá Tn Csn = 1.2 AS / Tn

2/3 Csn g / R 0.00 1.10 3.60 0.10 1.10 3.60 0.20 1.10 3.60 0.30 1.10 3.60 0.40 1.10 3.60 0.50 1.01 3.29 0.60 0.89 2.91 0.70 0.80 2.63 0.80 0.74 2.40 0.90 0.68 2.22 1.00 0.63 2.07 1.10 0.59 1.94 1.20 0.56 1.83 1.30 0.53 1.74 1.40 0.51 1.66 1.50 0.48 1.58

6


1.60 0.46 1.51 1.70 0.44 1.45 1.80 0.43 1.40 1.90 0.41 1.35 2.00 0.40 1.31 2.10 0.39 1.26 2.20 0.37 1.22

(*) Csn A 5.2≤

Espectro de Diseño MTC 2003 - Suelo tipo IIPuente Peatonal Panamá

0.000.501.001.502.002.503.003.504.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50

Tn

C sn g

/ R

Figura 2. Espectro Inelástico Puente Peatonal Panamá

3.4.3. Combinaciones de Carga

La verificación de la capacidad de los elementos estructurales se basó en un procedimiento de cargas factoradas, conforme al Manual de Diseño de Puentes del Ministerio de Transportes y Comunicaciones (2003).

Resistencia I: U = 1.25 DC + 1.75 PL + 1.2 TU Resistencia II: U = 1.25 DC + 1.35 PL + 1.2 TU Resistencia III: U = 1.25 DC + 1.4 WS Resistencia IV: U = 1.0 DC + 1.2 WS Resistencia V: U = 1.25 DC + 1.35 PL + 0.4 WS + 1.2 TU Evento Extremo I: U = 1.25 DC + 0.5 PL + 1.0 EQ Evento Extremo II: U = 1.25 DC + 0.5 PL + 1.0 CT Servicio I: U = 1.0 DC + 1.0 PL + 0.3 WS Servicio II: U = 1.0 DC + 1.3 PL + 1.2 TU Servicio III: U = 1.0 DC + 0.8 PL + 1.2 TU

Donde: DC = Carga muerta de componentes estructurales y no estructurales PL = Carga viva de peatones TU = Temperatura uniforme WS = Efecto de viento sobre estructura EQ = Efecto de sismo CT = Fuerza de choque vehicular

7


3.5. ANÁLISIS ESTRUCTURAL

3.5.1. Modelo Estructural de los puentes El dimensionamiento de la estructura de los puentes peatonales tiene siguientes características:

Tabla 7. Características de los Puentes

Puente Armadura Peralte (m)

Longitud Paños (m)

Brida Superior

Brida Inferior Montantes Diagonales

Javier Prado 1 Pratt 1.2 1.3 2C6”x10.5 C6”x10.5 2C6”x8.2 C6”x8.2

Javier Prado 2 Pratt 1.2 1.3 2C6”x10.5 C6”x10.5 2C6”x8.2 C6”x8.2

Javier Prado-

Begonias Pratt 2.0 1.6 2C10”x15.3

+Pl 3/8” C6”x10.5 2C6”x8.2 C6”x8.2

Panamá Pratt 1.8 1.4 2C6x10.5 + Pl 3/8” C6”x10.5 2C6”x10.5

C6”x10.5 C6”x8.2

Los apoyos consisten en columnas circulares de concreto armado de 1.00 y 0.80 m de diámetro y columnas rectangulares de 0.60 x 1.20 m. Las figuras 3, 4, 5 6 siguientes muestran los modelos empleados para el análisis estructural de los puentes.

8


Figura 3. Modelo 3D de Puente Javier Prado 1

Figura 4. Modelo 3D de Puente Javier Prado 2

9


Figura 5. Modelo 3D del Puente Javier Prado – Begonias

Figura 6. Modelo 3D del Puente de Puente Panamá

3.6. MODOS DE VIBRACIÓN

10


Tabla 8. Modos, periodos y frecuencias de Puente Javier Prado 1

Periodo FrecuenciaModo (s) (Cyc/s)

1 0.174 5.750 2 0.162 6.182 3 0.158 6.320 4 0.152 6.565 5 0.141 7.082 6 0.131 7.632 7 0.128 7.812 8 0.122 8.211 9 0.120 8.352 10 0.105 9.520 11 0.092 10.918 12 0.080 12.484 13 0.079 12.635 14 0.077 12.989 15 0.075 13.265 16 0.070 14.245 17 0.070 14.281 18 0.065 15.471 19 0.064 15.577 20 0.063 15.896

Tabla 9. Modos, periodos y frecuencias de Puente Javier Prado 2


1 0.183 5.466 2 0.180 5.567 3 0.172 5.828 4 0.145 6.908 5 0.138 7.272 6 0.130 7.668 7 0.121 8.252 8 0.113 8.868 9 0.104 9.591 10 0.098 10.213 11 0.091 10.994 12 0.090 11.078 13 0.081 12.416 14 0.080 12.520 15 0.077 13.009 16 0.073 13.633 17 0.073 13.682 18 0.072 13.982 19 0.068 14.804 20 0.067 14.999

Tabla 10. Modos, periodos y frecuencias de Puente Javier Prado- Begonias

Modo Periodo Frecuencia

11


(s) (Cyc/s) 1 0.208 5.750 2 0.205 6.182 3 0.154 6.320 4 0.139 6.565 5 0.110 7.082 6 0.082 7.632 7 0.078 7.812 8 0.076 8.211 9 0.069 8.352 10 0.068 9.520 11 0.067 10.918 12 0.067 12.484 13 0.063 12.635 14 0.063 12.989 15 0.060 13.265 16 0.058 14.245 17 0.058 14.281 18 0.056 15.471 19 0.055 15.577 20 0.053 15.896

Tabla 11. Modos, periodos y frecuencias de Puente Panamá


1 0.197 5.750 2 0.177 6.182 3 0.096 6.320 4 0.085 6.565 5 0.084 7.082 6 0.077 7.632 7 0.075 7.812 8 0.074 8.211 9 0.068 8.352 10 0.064 9.520 11 0.062 10.918 12 0.059 12.484 13 0.058 12.635 14 0.056 12.989 15 0.055 13.265 16 0.052 14.245 17 0.050 14.281 18 0.048 15.471 19 0.047 15.577 20 0.046 15.896

3.7. DESPLAZAMIENTOS Y DISTORSIONES DE ENTREPISO

12


Las máximas distorsiones y desplazamiento se obtuvieron multiplicando el desplazamiento calculados en el análisis dinámico por 0.75*R, según la dirección de análisis, obteniéndose así los desplazamientos y distorsiones finales. Las siguientes tablas muestran las distorsiones obtenidas en los pilares y en el centro de los vanos de la estructura metálica.

Tabla 12. Desplazamientos y distorsiones Puente Javier Prado 1 Distorsiones Puente Javier Prado 1 R= 3

Despazamiento absoluto Despazamiento relativo Altura Distorsión X Y X Y X Y

cm cm cm cm cm Brida superior 0.483 0.074 0.399 0.059 120 0.003 0.000 Brida inferior 0.084 0.015 Pilar central sup. 0.013 0.025 0.013 0.025 590 0.000 0.000 Pilar central inf. 0.000 0.000 Pilar norte sup. 0.002 0.006 0.002 0.006 220 0.000 0.000 Pilar norte inf. 0.000 0.000 Pilar sur sup. 0.011 0.028 0.011 0.028 280 0.000 0.000 Pilar sur inf. 0.000 0.000

Tabla 13. Desplazamientos y distorsiones Puente Javier Prado 2

Distorsiones Puente Javier Prado 2 R= 3 Despazamiento absoluto Despazamiento relativo Altura Distorsión X Y X Y X Y cm cm cm cm cm Brida superior 0.148 1.082 -0.010 0.703 120 0.000 0.006 Brida inferior 0.158 0.379 Pilar central sup. 0.159 0.033 0.159 0.033 480 0.000 0.000 Pilar central inf. 0.000 0.000 Pilar norte sup. 0.031 0.013 0.031 0.013 281 0.000 0.000 Pilar norte inf. 0.000 0.000 Pilar sur sup. 0.167 0.287 0.167 0.287 480 0.000 0.001 Pilar sur inf. 0.000 0.000

Tabla 14. Desplazamientos y distorsiones Puente Javier Prado - Begonias Distorsiones Puente Javier Prado-Begonias R= 3 Despazamiento absoluto Despazamiento relativo Altura Distorsión X Y X Y X Y cm cm cm cm cm Brida superior 0.008 1.621 -0.005 1.069 200 0.000 0.005 Brida inferior 0.012 0.552 Pilar central sup. 0.006 0.052 0.006 0.052 415 0.000 0.000 Pilar central inf. 0.000 0.000 Pilar norte sup. 0.009 0.048 0.009 0.048 415 0.000 0.000 Pilar norte inf. 0.000 0.000 Pilar sur sup. 0.006 0.036 0.006 0.036 445 0.000 0.000 Pilar sur inf. 0.000 0.000

Tabla 15. Desplazamientos y distorsiones Puente Panamá

Distorsiones Puente Panamá R= 3 Despazamiento absoluto Despazamiento relativo Altura Distorsión

13


X Y X Y X Y cm cm cm cm cm Brida superior 2.387 0.563 1.435 0.006 180 0.008 0.000 Brida inferior 0.953 0.557 Pilar central sup. 0.472 0.568 0.472 0.568 415 0.001 0.001 Pilar central inf. 0.000 0.000 Pilar norte sup. 0.256 0.521 0.256 0.521 320 0.001 0.002 Pilar norte inf. 0.000 0.000 Pilar sur sup. 0.380 0.551 0.380 0.551 415 0.001 0.001 Pilar sur inf. 0.000 0.000

Se observa que las distorsiones en la estructura en las direcciones X-X e Y-Y son menores a las permitidas en la Norma E-030 de Diseño Sismorresistente para concreto armado (0.007) y para estructuras metálicas (0.010).

4. PRESUPUESTO, METRADOS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE

ESTRUCTURAS

4.1. PUENTE JAVIER PRADO 1 4.2. PUENTE JAVIER PRADO 2 4.3. PUENTE JAVIER PRADO 3 – BEGONIAS ( no ) 4.4. PUENTE PANAMA 4.5. INSERCIÓN ESTADIO NACIONAL 4.6. INSERCIÓN OVALO BALTA

14


4.1 PUENTE JAVIER PRADO 1

15


4.2 PUENTE JAVIER PRADO 2

16


4.3 PUENTE JAVIER PRADO 3 – BEGONIAS

17


4.4 PUENTE PANAMÁ

18


4.5 INSERCIÓN ESTADIO NACIONAL

19


4.6 INSERCIÓN OVALO BALTA

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ANEXOS

21


ANEXO 1

PLANOS DE DISEÑO DEL PROYECTO ESTRUCTURAL DE INSERCIÓN URBANA

SUR

22

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