INGENIERÍA DE PROYECTO

1.1 DESCRIPCIÓN

Actualmente el sector donde se pretende emplazar el puente se tiene un camino donde en época de lluvias se hace intransitable por el volumen de agua que llega, para que la gente pueda pasar se tiene un puente peatonal el cual no ofrece ninguna seguridad, es por ello que se hace necesario la construcción de un puente vehicular.

El sector de emplazamiento del puente, presenta una zona de mediana estreches del río, conformando una garganta en ambos extremos conformado por material arcilloso. 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO

Dentro el planteamiento considerado para el proyecto a diseño final del puente SAN LORENZO, se considera la superestructura de un tramo, de una longitud de 20 metros, está constituido por una losa sobre vigas de hormigón postensado apoyado sobre estribos de hormigón armado tipo columna, el puente tiene una cazada de 4.00 metros además de las aceras se tiene las barandas.

Para la infraestructura se consideró, fundaciones directas consistentes en zaparas de hormigón armado.

1.3 ASPECTOS GEOLÓGICOS

1.3.1 Geología del terreno

En la parte central del río está constituido por estratos de suelos de gradación gruesa propias del cauce del río, es así que inicialmente aparecen suelos de tipo gravoso con arena en estado suelto, a mediana profundidad la gradación del material ligeramente cambia a menos granular.

En resumen se han detectado los siguientes estratos: Arena gravosa con relleno arcilloso conglomerado de grava con relleno areno limoso.

1.3.2 Geología del alineamiento del trazo.

De acuerdo a las observaciones realizadas emergente de la auscultación geotécnica realizada, se indica que el perfil de suelos del sector correspondiente al implante de estribos (extremos), está conformado por un suelo compacto de regular capacidad de soporte.

Toda la información del estudio de suelos se encuentra en el Anexo de estudio geotécnico.

1.4 HIDROLOGÍA

1.4.1 Introducción

El tratamiento de los problemas de drenaje superficial entra en dos puntos básicos:

Hidrología estimación de los escurrimientos que se van a manejar. Diseño hidráulico, selección de las clases y tamaños de los servicios de drenaje

para recibir los escurrimientos estimados.

1.4.1.1 Antecedentes

Los antecedentes consultados en la revisión son:

Cartas topográficas elaboradas por el Instituto Geográfico Militar (IGM) a escala 1:50,000 de la zona de proyecto y de sus cuencas de aporte.

Precipitaciones máximas diarias mensuales y precipitaciones máximas anuales de las estaciones de Misicuni, Locotal, Cristal Mayu y Corani Represa.

1.4.1.2 Descripción general del drenaje del área

La cuenca del río es la que aporta al sector de emplazamiento del proyecto, pertenece a un sistema de hídrico que se encuentra en el Municipio de Villa tunari de la Provincia Chapare del Departamento de Cochabamba

1.4.2 Estudio Hidrológico

El estudio hidrológico sigue el siguiente esquema:

Estudio y evaluación da las características fisiografías del medio Análisis de la información hidrometeorológica disponible en la zona de estudio. Estimación de los parámetros hidrológicos de diseño, Estimación hidráulica de la capacidad de la obra.

1.4.3 Evaluación características morfométricas de las cuencas

Los parámetros morfométricos de una cuenca, integran un conjunto de estimaciones realizadas, con fines de aprovechamiento o control, estos constituyen el punto de partida de las estimaciones hidrológicas en una cuenca, destacando su magnitud, tipo de suelo y vegetación, y las características de su colector principal.

1.4.4 Memoria de cálculo

En este acápite se determinan los caudales de la cuenca y subcuencas por el procedimiento L.L. Welss, los análisis probabilísticos llevados a cabo con lluvias máximas anuales tomadas en un único y fijo intervalo de observación y al incrementar en 13% conducían a magnitudes más aproximadas.

Debido a la falta de pluviógrafos en las estaciones próximas al sitio del proyecto, que permitan una determinación directa de las curvas de intensidad - duración - frecuencia, se trabajó sobre la base de registros de máximas precipitaciones diarias, de las estaciones más cercanas.

1.4.4.1 Demarcación de cuencas existentes La delimitación de cuencas y áreas de drenaje se realizo en base a imágenes satelitales y con ayuda del mapa de elevación digital del terreno (DEM) obtenido de imágenes ASTER las cuales tiene mayor resolución que los DEM del SRTM3 (proyecto de la NASA denominado Shuttle Radar Topography Mision) versión 3 y se verifico con imágenes satelitales de la zona del proyecto y con cartas del IGM escala 1:50000.

10.4.4.2 Estimación de la precipitación máxima probable

La precipitación máxima probable es aquella magnitud de lluvia que ocurre sobre una cuenca particular, en la cual generará un gasto de avenida, para el que virtualmente no existe riesgo de ser excedido.

Los diversos procedimientos de estimación de la precipitación máxima probable no están normalizados, ya que varían principalmente con la cantidad y calidad de los datos disponibles; además, cambian con el tamaño de la cuenca, su emplazamiento y su topografía, con los tipos de temporales que producen las precipitaciones extremas y con el clima. Los métodos de estimación de fácil y rápida aplicación son los empíricos y el estadístico.

Aunque existe un número importante de distribuciones de probabilidad empleadas en hidrología, son sólo unas cuantas las comúnmente utilizadas, debido a que los datos hidrológicos de diversos tipos han probado en repetidas ocasiones ajustarse satisfactoriamente a un cierto modelo teórico.

1.4.4.3 Diseño Hidráulico caudal de diseño

Una de las funciones de los drenajes es la de proveer las facilidades necesarias para dar paso al agua de un lado a otro del cuerpo de la vía. En este proyecto, ésta función cumplirá el puente.

Nombre Area AreaCota sup Cota inf

Dif. Cotas

Long. Rio

Pend. Rio

Subcuenca (Ha) (km2) (msnm) (msnm) (m) (km) (m/m)Cuenca SAN LORENZO 5.75 5.75 900 335 565 5.5 0..03

CuencaCaudal m3/s

Tr=20 años

Tr=50 años

Tr=100 años

Cuenca SAN LORENZO 102.04 123.22 138.94

1.4.5 Determinación de la cota Rasante del Puente

Para determinar el nivel de la rasante del puente se considera el espesor de la losa, altura de la viga, la revancha, altura de escurrimiento del agua y la profundidad de socavación, el cálculo se encuentra en el Anexo de diseños.

1.4.6 Profundidad de socavación (hs)

Se calculara con la siguiente relación.

Hs = k * H * V²

Donde:

Hs = Profundidad de socavaciónK = Constante característica del terreno en seg²/m²H = Profundidad de la corriente en metros. V = Velocidad de las aguas en m/seg,

La constante para algunos materiales tiene los siguientes valores

MATERIALES K (seg²/m²)Ripio conglomerado 0.01Ripio suelto 0.04Arena 0.06Fango 0.08

Bajo estos parámetros los cálculos de la profundidad de socavación, nivel de agua máximas, revancha, se encuentran en el Anexo de hidrologia.

1.5 ESTUDIO DE TRÁFICO

1.5.1 Composición de Tráfico Vehicular para el puente

La composición del tráfico vehicular en el camino relacionado con el puente en estudio, prácticamente se contabiliza de acuerdo a los datos históricos de la forma siguiente:

CUADRO 10.4-1COMPOSICIÓN DE TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUAL

Composición de tráfico en %1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

9.2 18.4 3.8 5.7 5.2 0.7 10.4 11.5 33.0 0.0 2.1 0.0

Referencias:1. Automóviles, Vagonetas 7. Camión pequeño (2.5 – 5.5 ton.)2. Camionetas (hasta 2 ton.) 8. Camión mediano (5.0 – 9.5 ton.)3. Otros livianos 9. Camión grande (10 ton.)4. Microbuses (12 – 21 pasajeros) 10. Camión con acoplado5. Bus mediano (22 – 35 pasajeros) 11. Motocicletas6. Bus grande (36 pasajeros o más) 12. Otros

Esta composición de tráfico tendera a aumentar en el transcurso del tiempo dando idea de lo que será en el futuro en el proyecto en estudio por lo cual se deberá tomar las precauciones debidas para la construcción y mantenimiento del puente.

1.5.2 Trafico Promedio Diario Anual TPDA

Según las encuestas respondidas mayormente manifestaron que los residentes tienen sus vehículos, aparte de los que transitan con fines de cooperación o capacitación técnica que cubren a las comunidades del área.

El tráfico promedio diario anual de la ruta tiene los siguientes datos:

CUADRO 1.5-1DATOS DEL TRÁFICO PROMEDIO DIACOMUNIDAD COMPUTO DE VEHÍCULOS DE IDA Y VUELTA

por comunidadesDías c/mastransito

El Nº de Veh Frec.

Taxis Camionetas Buses Camiones Jepp Otro (moto)

Mayca Monte - 2 - 1 1 4 Vier-sáb Se mantieneMayca Monte - - - Dom – lun Se mantienePromedio día - 2 - 1 1 4Fuente.- Entrevistas en la reunión, 14-02-09

CUADRO 10.5-2DATOS TRÁFICO PROMEDIO DIARIO ANUALTipo de vehiculo Frecuencia

díaFrecuencia

semanalLivianos 3 18Pesados 1 6Otros 4 24TOTAL 8 48Elab. Propia, sector Mayca Monte.

El cuadro 10.5-2 indica el número de vehículos por día y por año en promedio, registrado el 13 de noviebre de 2012, para una proyección hasta el año horizonte que está previsto la duración del camino, se considera la siguiente relación.

TPDAf = TPDAo (1 + i)t

Donde:TPDAf = Tráfico promedio diario anual finalTPDAo = Tráfico promedio diario anual inicial

i = Tasa de crecimientot = Periodo de vida

En nuestro caso se tomará los siguientes parámetros:TPDAo = 4.0 promedio de los datos históricos

i = 5 % recomendable t = 20 a partir del año 2006 hasta el 2028

TPDAf = 4 (1 + 0.05)20 = 11 vehículos / día

Con este resultado para una proyección al año horizonte se tiene los vehículos que podrían transitar por el puente en estudio.

1.6 DISEÑO DEL PUENTE

Para el diseño del presente proyecto puente vehicular, entre los aspectos técnicos considerados están los siguientes:

1.6.1 Topografía

1.6.1.1 Reconocimiento preliminar

Primeramente se ha realizado un reconocimiento preliminar del área de influencia del proyecto con el mapeo correspondiente, utilizando para esté fin, cartas geográficas del Instituto Geográfico Militar (IGM), escala 1:50.000 para obtener información preliminar.

La brigada de campo realizo el trabajo de reconocimiento y evaluación de las variantes posibles para efectuar el trazado del puente, a fin de que cumpla las mejores cualidades posibles y permita realizar los estudios preliminares del proyecto.

1.6.1.2 Alineamiento del puente

Se ha realizado el levantamiento topográfico planimétrico y altimétrico del emplazamiento del puente en una franja de 200 m a cada lado del eje del puente aguas arriba y aguas abajo, y 400 m sobre el eje del río. El levantamiento de la poligonal principal, con estación total se realizó cada 20 m, con BM’s en los extremos circundantes al área del levantamiento topográfico en número de 2.

Al efectuar el levantamiento de detalles de la franja se determinó la altimetría de cada uno de los puntos, que se utilizará para el emplazamiento de la obra.

Con la finalidad de adecuarse a la actual tecnología se procedió a realizar los cálculos topográficos tanto planimétricos como altimétricos extractados en el campo con la siguiente metodología:

Cálculo computarizado de coordenadas de la poligonal principal. Cálculo computarizado de elevaciones tanto para la poligonal principal como

para los puntos de corte y relleno.

Verificación del alineamiento con el Programa CIVIL 3D, con relación a la carta geográfica disponible Esc. 1: 50000.

En el Anexo de topografia se tiene los cálculos topográficos correspondientes al levantamiento topográfico.

1.6.1.3 Geometría del trazado

Las normas empleadas para el diseño del eje del puente para el proyecto se enmarcan a las especificaciones técnicas formuladas en el Pliego de condiciones.

Con el propósito de optimizar el diseño en cuanto a volúmenes de conformación de terraplén, se utilizó el programa computarizado ROAD CALC (EAGLE POINT) que permite la simulación con diferentes elevaciones de relleno, asimismo realiza los cálculos de curvas tanto horizontales como verticales a detalle.

1.6.2 Población de Diseño

La población es proyectada tomando en cuenta el 5% de crecimiento anual para el horizonte del proyecto.

a) Cálculo de la Población de Diseño

La población a servir, se considera a la cantidad de habitantes dentro del área del proyecto como resultado del censo y del estudio socioeconómico preliminar realizado y a la proyección futura.

La población futura está determinada por diferentes factores tales como el crecimiento vegetativo, natalidad, mortalidad, migración de producción y otros, que influyen en el índice de crecimiento poblacional.

b) Descripción de los métodos

Método Aritmético:

Método Geométrico:

Método Wappaus:

Donde:

Pf = Población de diseño (hab)Po = Población actual = 2.607 (hab)i = Índice de crecimiento anual (5%)t = Período de diseño = 10 años

Tomando el método geométrico se tiene:

Pt = Po*(1+ 5%)t P10 = 2.607*(1,05)10 = 4.246 habitantes (dentro de 10 años)

1.7 DISEÑO ESTRUCTURAL PUENTE VEHICULAR

1.7.1 Normas de Diseño

El diseño de la superestructura e infraestructura estará basado en los reglamentos:

• Reglamento de la AASTHO-96• Código ACI-318-95

Pf =Po(1+ i×t100 )

Pf =Po(1+ i100 )

t

Pf =Po(200+i×t200−i×t )

1.7.2 Diseño Puente de H° P° de una Vía

1.7.2.1 Condiciones de Diseño

Luz de Calculo = 40.0 mLuz libre entre apoyos = 40.0 mNumero de tramos = 1Longitud total = 40.00 mCarga Viva (Camion de Diseño) = HS25-44 AASHTO - 96Faja de transito = 3.65 mAncho de calzada = 4.0 mNumero de Vias = 1Nº de Carriles por Via = 1Ancho Vereda + Bordillo = 0.67 mCapa de Rodadura = 0.02 m

1.7.2.2 Recomendaciones

La losa debe ser: MONOLÍTICA. Se recomienda aumentar la resistencia característica del hormigón a los 28 días,

para aliviar el efecto producido por las pérdidas, ya que las mismas tienen estrecha relación con el módulo de elasticidad del hormigón.

La presente ficha técnica es extremadamente conservadora, teniendo en cuenta que con esto se pueden alterar en alguna magnitud o la forma de trabajo de la misma.

El cálculo y diseño estructural de la infraestructura como la superestructura se encuentran en el Anexo de Calculo.

1.8 ESTRATEGIAS DE EJECUCIÓN Y MANTENIMIENTO

1.8.1 De ejecución

1.8.1.1 Modalidades para construcción y supervisión de obras

La modalidad de construcción que se propone es la de Licitación Pública para su construcción efectiva y rápida, con contraparte de la honorable alcaldía Municipal, como son las condiciones del financiador. La contratación de servicios estará basada de acuerdo a Reglamentos internos de la Institución.La Supervisión de obras estará dirigida y contratada por las instituciones afinesLas entidades responsables de llevar adelante el Proyecto son: la comunidad beneficiaria, la Honorable Alcaldía Municipal de Villa Tunari.

1.8.1.2 Proceso constructivo y requerimiento de materiales, equipo, herramientas y personal

El proceso constructivo, estará a cargo de la entidad ejecutora del Proyecto, posteriormente se dará inicio a las actividades de acuerdo al cronograma de actividades.

La provisión de materiales, equipo y herramientas así como la contratación del personal de servicios especiales, mano de obra calificada y no calificada estará a cargo del Contratista.

1.8.1.3 Requerimiento de campamentos y talleres

Por las características del sector será necesaria la construcción de campamentos para el personal, equipo e insumos, en la misma comunidad de SAN LORENZO en un sector estratégico en la zona del proyecto.

1.8.1.4 Requerimiento de maquinaria, equipo y personal

La construcción del presente proyecto requerirá la utilización de la siguiente maquinaria, equipo y personal, necesarios para poder encarar las obras en el tiempo establecido.

Maquinaria:

Maquinaria mínimo requerido para la ejecución de las obras dentro del plazo fijado es el siguiente:

Una motoniveladora CAT-130G ó similar. Una pala cargadora frontal CAT-930 ó similar. Una compactadora manual ó similar. Dos volquetes de 10 m3 de capacidad. Un camión cisterna de 6000 lt. con motobomba. Una camioneta de servicio.

Equipo

El equipo mínimo de topografía para efectuar los trabajos de replanteo es el siguiente:

Un teodolito mas trípode Un nivel de ingeniero Tres miras Dos cintas metálicas

Otros Equipo de compactación manual. Grupo electrógeno.

Personal

El personal mínimo requerido para el proyecto es el siguiente:

Un Ingeniero residente, con amplia experiencia en trabajos similares. Un Topógrafo Un Capataz Un Operadores de tractor Un Operador de pala cargadora Un Operador de compactadora Dos Chóferes Dos Albañiles de primera. Ayudantes, peones y personal de apoyo.

1.8.1.5 Cronograma de actividades

El Cronograma de actividades servirá como base para la ejecución de la obra, el Supervisor de la entidad financiera exigirá un cronograma de actividades propuesto por el Contratista para el control respectivo de la Obra. (Anexo cronograma).

1.8.2 De mantenimiento

1.8.2.1 Aspectos críticos para el mantenimiento

El mantenimiento será ejecutado por el Gobierno Municipal de Villa Tunari con recursos propios proveniente de la participación popular, por lo menos una vez al año, estando esto sujeto en función del crecimiento vehicular.

1.8.2.2 Trabajos de mantenimiento

Una vez concluido los trabajos de construcción del puente, nos permite aseverar que para prolongar la vida útil de todo el puente, se requiere de la realización periódica de trabajos de mantenimiento.

Los trabajos de mantenimiento consistirán concretamente en la limpieza y encauce, bacheado con ripio y reparación de hormigones.

Los trabajos de mantenimiento de plataforma de ingreso al puente se debe realizar periódicamente, requieren contar con herramientas y mano de obra.