Protocolo Puente Pedro Joaquin Chamorro Solo Puente

Protocolo del Diseo del puente entre el barrio Pedro Joaqun Chamorro y el barrio Las torres

1. Introduccin 2. Antecedentes 3. Justificacin 4. Objetivos 5. Marco Terico 6. Diseo Metodolgico 7. Cronograma de Ejecucin 8. Bibliografa

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Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Tecnologa de la Construccin

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El ingeniero Civil, tiene como principal objetivo, el dar una solucin conveniente a las necesidades de la poblacin, utilizando de manera eficaz y eficiente los recursos y medios con los que cuente, y as, garantizar el bienestar y el desarrollo de la sociedad. En general, existe un gran nmero de posibles soluciones a un mismo problema, y es nuestro deber como Ingenieros Civiles conocer todas ellas, y hasta entonces, seleccionar las ms adecuadas, buscando ahorrar as, tiempo y dinero. Debemos adems, contar con los conocimientos necesarios del lugar al cul se quiere beneficiar, considerando, entre otros, los aspectos de carcter social y medio ambiental. La realizacin de esta monografa, ser con el fin de beneficiar a corto plazo a los habitantes de El barrio las Torres, Villa Pedro Joaqun Chamorro y El Barrio Barricada con la construccin de un puente vehicular, que conecte la carretera Santa Clara - Villa Pedro Joaqun Chamorro con la carretera de La Barricada - Las Torres, las cuales estn incomunicadas por un obstculo, El Cauce Oriental. Un puente es una estructura destinada a librar un obstculo, estos pueden ser naturales, como los ros o quebradas, o bien, artificial como carreteras o vas frreas, o como en este caso especfico, un cauce. El fin es unir ambos lados de la carretera, para garantizar que halla un libre paso vehicular y peatonal por medio de l; asegurndonos que cumpla con un estndar que satisfaga el nivel de servicio y la seguridad necesarias para evitar prdidas humanas, para el cual se requiere hacer un uso eficiente del dinero y los materiales con los que se cuentan para la ejecucin del proyecto.


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Actualmente existe un puente vehicular que conecta la carretera. Sin embargo, este puente presenta muchas deficiencias tanto de carcter vial, hidrulico y estructural, como de seguridad y funcionamiento; deficiencias que se abordaran posteriormente a mayor detalle; y que hacen que este puente, que se encuentra uniendo esta carretera por encima del cauce, sea, no solo deficiente, sino tambin muy peligroso. Nosotros como estudiantes de Ingeniera Civil queremos hacer un diseo completamente nuevo, que solucione de una vez y por todas esta problemtica, buscando lograr as, que el diseo cumpla con las especificaciones tcnicas y las normativas para la construccin de puentes, y que aun as sea econmico y aplicable desde el punto de vista de las tcnicas constructivas. Planeamos realizar el diseo vial del tramo de 400m a partir de la 35 avenida NE en adelante; Tramo en el cul se encuentra el puente, para as tomarlo en consideracin a la hora del diseo del puente; Adems queremos disear todo lo concerniente a las instalaciones sanitarias, tomar en consideracin el costo y presupuesto de los materiales y la ejecucin de la obra; La iluminacin, la sealizacin, la programacin del proyecto, y en especial que es lo que queremos enfatizar, el diseo estructural y vial del puente y del tramo en el cual se encuentra, para as poder dar una verdadera solucin a la problemtica de la zona; garantizando resolver el problema de una manera eficaz y eficiente.


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La mayora de puentes vehiculares construidos en Managua han cumplido con su perodo de vida til, Estos puentes presentan un perodo mayor de veinticinco aos de existencia, y el trfico actual ha excedido en gran manera al trfico para el cual fueron diseados. Generalmente los puentes colapsan por haber completado su perodo de vida til o al haber excedido su capacidad de diseo; sin embargo, en el caso del puente ubicado entre la Villa PJC y el barrio Las Torres; este present fallas visibles apenas a un ao de haber sido construido; lo que causara un colapso mucho antes de completar su perodo de vida til de veinte aos. En el ao 2008 se realiz una monografa acerca de este mismo puente, fue un diagnostico estructural para determinar si este puente estaba en condiciones de ser mejorado o no y los resultados fueron consistentes; haba que demolerlo y hacer uno nuevo. Ya que presentaba fallas irreparables y de gran magnitud; que representaban un peligro tanto para los vehculos como para los peatones que lo transitaban. Ellos presentaron una propuesta para el diseo del puente, sin embargo no tomaron en consideracin algunos de los aspectos que cuentan como deficiencias en el diseo original; Mantuvieron el mismo diseo en general y rehicieron un anlisis estructural del puente, pero esta vez con el claro real con el que fue construido y no con el que fue diseado; los cuales cabe mencionar eran diferentes, por as decirlo, no resuelven a plenitud lo que esta poblacin necesita, de esta manera no brindan una solucin real a la problemtica de esta zona, aspectos que sern mencionados, posteriormente a mayor detalle.4



Los barrios de este sector necesitan una solucin verdadera, que beneficie al desarrollo de sus habitantes; con este proyecto muchas personas seran beneficiadas; en el ltimo censo que se hizo en el ao 2005 por el INIDE se cuantificaron: 4,400 hab. En el barrio Las Torres, en el barrio Barricada 2,466 hab. Y en la Villa Pedro Joaqun Chamorro se cuantificaron 3,423 hab. Tambin se encuentra en este sector el Norte de la Pedro Joaqun Chamorro del cual se tienen nicamente datos ms antiguos obtenidos del ALMA en el ao 1999 con 180 hab. Estos Barrios son bastante antiguos en el caso de las Torres segn un documento llamado Diagnstico, Propuesta Y Polticas De Desarrollo Del Barrio La Torres que se encuentra en el centro de documentacin de la Alcalda, este barrio se cre a mediados del ao 1973 a raz de la carencia de viviendas, despus del

terremoto en diciembre del 1972. En el caso de la Villa PJC, esta se cre el 18 de Mayo del ao 1978, segn la direccin de urbanismo del departamento de planeamiento urbano de la Alcalda de Managua. En cuanto al barrio Barricada, no se tiene fecha de fundacin del barrio. La razn por la cual nos referimos a la antigedad de los barrios es porque aun despus de tener ms de treinta aos de existencia, las condiciones de vida de los habitantes no han cambiado mucho, sino que sigue siendo bastante precaria. El puente que se esperaba sera de gran ayuda a los habitantes de este sector est a punto de colapsar, y fuera de eso, En agosto de este ao sufrieron el colapso de un tramo de carretera de un kilmetro y medio de la calle principal, sobre la cual se encuentra el puente, lo que impide que cualquier vehculo pueda llegar hasta los barrios. Dejndolos incomunicados, y debido a los altos ndices de violencia y delincuencia que hay en las Torres; con ms miedo, los habitantes deben caminar mayores distancias para poder salir de sus casas hacia sus lugares de trabajo y o estudio.


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Este puente fue mal diseado desde un principio, y presentaba deficiencias en el diseo aun antes de ser construido, y si a eso le sumamos los cambios en el clima y la temperatura, la humedad al encontrarse cerca del lago, las lluvias y escorrentas por el mal drenaje y la misma delincuencia; todos colaboran para un mayor desgaste del puente. Ya sea en forma de grietas, corrosin del metal, o abrasin del concreto; todas estas seales reflejan que todo el que circule por el puente corre peligro y que este, por lo tanto, debe ser reemplazado. Los errores en el diseo no se encuentran nicamente en la parte estructural; sino tambin en otros aspectos, entre los cuales se destacan los siguientes:

a)

El puente se dise para un solo carril aun cuando las carreteras que conecta son ambas de dos carriles; y por si fuera poco, ni siquiera conectan los carriles adecuados entre s, carril derecho con el carril derecho o izquierdo con izquierdo, sino que conecta el carril derecho con el izquierdo el cual es del sentido contrario a este. conecta el carril derecho de la calle del lado de la Pedro con el carril izquierdo de la calle que se encuentra del lado de las Torres.

b)

Ambas lados de la calle tienen distintas direcciones; la que se encuentra del lado de la villa PJC va en la direccin NO y la que est del lado de las Torres va en la direccin SO formando un ngulo entre 90 y 180 grados. Sin embargo, no cuentan con una curva horizontal de transicin entre una tangente y la otra, sino, que se da un quiebre brusco, por lo cual tiene un diseo planmetro deficiente.


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c)

El drenaje del puente y los alrededores es muy malo y se forman grandes pozas de agua dentro del puente que hacen que este se encuentre en constante humedad que es absorbida por el concreto y transmitida al acero estructural; y adems en los alrededores lo que causa un ambiente sucio y descuidado alrededor del puente.

d)

No cuenta con ninguna proteccin para los peatones; ya que ni siquiera tiene una acera destinada al paso peatonal, sino que en el mismo puente por el que pasan los buses pasan tambin los peatones cuando este no esta siendo transitado por los buses o automviles; las aceras que fueron considerados en el diseo, no fueron construidas en la realidad; tampoco tiene barandales que garanticen la seguridad de los peatones, y de los vehculos, pues han sido robados, por los delincuentes del sector, para venderlos como chatarra. Tampoco tiene iluminacin; ni sealizacin de ningn tipo.

e)

En cuanto diseo estructural; est, es deficiente y ya presenta grietas visibles y an ms, una deflexin notable en las vigas que soportan la losa; debido a que se calcul para un puente con un claro menor del que realmente se construy.

Debido a las causas analizadas anteriormente el puente debe ser demolido, ya que no se consider en ningn momento un verdadero anlisis de lo que realmente se necesitaba en esta zona, sino que solo se cre un puente podra decirse; estndar, de una va, sobre el cauce para unir ambos lados de la va sin considerar las verdaderas necesidades del sector.


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La alcalda nos ha dado la oportunidad de hacer un nuevo diseo tomando en consideracin todos los aspectos antes mencionado, y los que sean necesarios para satisfacer la necesidad en este lugar. La Alcalda misma, planea construir posteriormente La Carretera Costanera, la cual intersectar a su vez el Cauce Oriental por medio de este puente; por lo tanto es completamente necesario que se tomen en consideracin que, tanto el diseo como la construccin del puente son obsoletos y se necesita por lo tanto plantear un nuevo diseo, que sea econmico pero que este, aun as, a la altura del proyecto que planea ejecutar posteriormente la Alcalda de Managua, que es la carretera costanera. El objetivo primordial del proyecto es lograr la integracin urbana entre estos barrios y una mejor comunicacin de ellos con el resto de la ciudad; Tambin lo es, saltar el obstculo del cauce oriental que hay en la carretera de la PJC y las Torres para que posteriormente esta misma pueda servir de va alterna para la arteria principal de Nicaragua, La Carretera Norte; la cual presenta congestionamiento en horas pico, debido a la falta de vas alternas que liberen la carga vehicular; La carretera de la PJC-las Torres se encuentra paralela a la carretera Norte, es por ello que podra servir como va alterna para aliviar la sobrecarga vehicular en la carretera Norte. Al analizar la necesidad del proyecto, y determinar, que es muy importante, solicitamos la autorizacin de parte de la Universidad, para que podamos desarrollar este proyecto, con la ayuda de la Universidad a nivel monogrfico.


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I.

Realizar el diseo vial del tramo de carretera comprendido a partir de la 38 avenida NE en el barrio Pedro Joaqun Chamorro hasta 400 metros al oeste sobre el eje central de la carretera, tomando en consideracin en el diseo un puente vehicular de dos carriles que permita la libre circulacin vial a travs de la carretera y el puente.

II.

Realizar el diseo estructural del puente antes mencionado que atravesara transversalmente el cauce oriental y unir ambos lados de la carretera, que actualmente se encuentran divididos por dicho cauce.

III.

Realizar el presupuesto segn el diseo final, para determinar, si es viable, su ejecucin, para la Alcalda de Managua.


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I. II.

Realizar el diseo planimtrico y altimtrico del tramo de carretera y del puente. Determinar los parmetros de diseo de la carretera como, la seccin tpica, los volmenes de corte y relleno, el tipo de pavimento a utilizar, entre otros.

III.

Analizar la estructura puente a disearse, tomando en consideracin el diseo vial , para la completa funcionalidad del puente en el diseo vial y el drenaje de las aguas del puente para evitar la exposicin a la humedad a la que se encuentra sometido actualmente y que daa la estructura.

IV.

Determinar los parmetros de diseo del puente; como los peraltes de las vigas, el espesor de la losa, la cantidad de acero a ser empleada, estribos, cimentacin y todos los parmetros que sean necesarios para el diseo final del puente.

V.

Analizar los materiales a ser empleados, para determinar sus propiedades, y empleo de ellos en el diseo del puente, o en la seccin tpica de la carretera.

VI.

Realizar el presupuesto total segn el diseo, tomando en consideracin el cronograma de ejecucin, los equipos a emplear, y los procedimientos constructivos a ser empleados, as como los costos de materiales, y mano de obra, y otros aspectos que no son mencionados, pero que aun as debern ser considerados en el presupuesto.


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Para poder elaborar el diseo de este proyecto, se tomaran en consideracin los conocimientos previos que se tengan en relacin al diseo de puentes; que nos orienten, a ejecutar su diseo. La orientacin del Proyecto es la base fundamental de su diseo; y es necesario tomar en cuenta todo el conocimiento existente, para un buen diseo final; que cumpla satisfactoriamente con las necesidades del lugar, al cual se quiere beneficiar. En esta unidad se abordaran las pautas necesarias, para el planeamiento, anlisis y diseo del puente vehicular que se quiere proyectar. Primeramente, se tomaran en consideracin los aspectos de ingeniera bsicos, que son estudios multidisciplinarios, cuyos datos se requieren, tanto para la concepcin de la alternativa a analizar, como tambin para el diseo final del proyecto; y que adems determinan las dimensiones y caractersticas del proyecto; sin ellas es imposible iniciar el proyecto, ya que es gran importancia tener un pleno conocimiento, de las condiciones regionales del mismo, para poder iniciarlo. Los estudios que pueden ser necesarios, en dependencia de la magnitud de la obra tenemos los siguientes: 1) Estudios Topogrficos 2) Estudios Hidrolgicos e Hidrulicos 3) Estudios Geolgicos y geotcnicos

4) Estudios de Riesgo Ssmico 5) Estudios de impacto ambiental


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6) Estudios de trafico 7) Estudios complementarios 8) Estudios de trazo de la va Luego de haber obtenido los elemento bsicos ingenieriles; se consideraran los elementos bsicos del proyecto, los cuales son los reglamentos y normas generales vigentes; con los cuales se determinaran las especificaciones manuales, los detalles estndar, y los principios bsicos de caculo para el diseo del puente y del tramo de carretera. En nuestro caso aplicaremos el uso de las normas de la AASHTO; el reglamento nacional de la construccin de Nicaragua, la Sieca A partir de aqu podemos iniciar con la geometra general y de detalle del puente, buscando la integracin del puente con la va y con el medio ambiente, por lo tanto consideraremos dos aspectos muy importantes a la hora del diseo geomtrico: 1) Geometra General y Proyecto Geomtrico: El puente debe estar integrado completamente en el diseo geomtrico de la carretera, tanto en planta como en perfil; y adems debe procurarse que el puente intersecte al obstculo en este caso, al cauce en un ngulo aproximado de noventa grados. 2) Geometra de detalle; ya aqu se presentan los elementos del puente a detalle, que sern considerados en el puente para su empleo, confort y seguridad. El diseo de la sealizacin se realizara posterior a esta etapa, se realizaran los planos de los elementos que componen la sealizacin, con sus dimensiones, secciones de refuerzo y elementos de soporte, el material de construccin y la pintura.


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Se prepararn los anteproyectos en base a las condiciones naturales de la zona en que se construir el puente, para que luego de una evaluacin tcnico-econmica se seleccione la solucin ms conveniente. En esta parte se definirn las caractersticas bsicas o esenciales del puente, de cada alternativa, que permita su evaluacin tcnica y econmica antes de su desarrollo definitivo. Los puntos que deber incluir el anteproyecto son: Longitud total y tipo de estructura Dimensiones de las secciones transversales tpicas La altura de la rasante y el glibo Tipo de estribos y cimentacin Longitud de acceso Procedimientos constructivos Metodologa principal de calculo Costo y presupuesto estimado Plano topogrfico de la ubicacin del puente Criterios de hidrologa, hidrulica y geotecnia que justifique el porqu de la solucin Posteriormente se pasara al diseo estructural del puente seleccionado, partiremos de la seleccin de las cargas que soportara la estructura, entre las cuales

seleccionaremos, las cargas permanentes, las cargas variables, y las cargas excepcionales. Adems se tomaran en consideracin los factores de carga y combinaciones. Dentro de las cargas permanentes tenemos:


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a) Las cargas muertas y el peso propio de la estructura b) Las presiones de tierra En las cargas variables se considera: a) Cargas durante la construccin b) Cargas vivas de los vehculos c) Los efectos dinmicos en los vehculos d) Las fuerzas de frenado y aceleracin e) Las cargas de los peatones f) El empuje de agua y supresiones

g) Las variaciones en la temperatura h) Las cargas de viento i) Los efectos ssmicos

Las cargas excepcionales tienen una muy baja probabilidad de ocurrencia, pero en case de ser consideradas se toman en consideracin las siguientes. a) Las cargas debido a colisiones b) Explosiones c) Incendios Al tener las cargas se realizaran las combinaciones para determinar las condiciones de resistencia, evento extremo, de servicio y de fatiga. Las propiedades de los materiales son de vital importancia en el diseo estructural, es por ello que se estudiaran las especificaciones de los materiales a utilizar en la obra, para poder hacer el diseo en base a las especificaciones de resistencia mnima de los


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materiales, siempre y cuando cumplan con las normativas necesarias para su uso en la construccin de puentes. El diseo estructural deber considerar las cargas, la geometra, y el comportamiento estructural de los materiales a emplear, para poder seleccionar el mtodo de anlisis ms indicado; en esta etapa se deber considerar adems, un estudio de suelo para el anlisis de la cimentacin del puente. Posterior al diseo debe verificarse la seguridad; los componentes estructurales, los cuales debern satisfacer los requerimientos en todos los estados lmites de

combinacin de carga; servicio, fatiga, resistencia y eventos extremos, de manera que puedan resistir el colapso debido a los eventos extremos y asegurar que no se pierdan vidas humanas. Se realizar el presupuesto total de la obra, el cronograma de ejecucin, las especificaciones generales como: los equipos a emplear, los procedimientos constructivos, los mtodos de control de calidad, entre otras. Al finalizar se realizara la presentacin del proyecto con los siguientes elementos: Una memoria descriptiva; que describa la obra y los procesos constructivos propuestos Memoria de clculo, necesarios para el clculo de las cargas desplazamientos y verificaciones de los estados lmites de los elementos del puente. La presentacin de este debe ser de una manera tan organizada, que sean fcilmente entendidos, interpretados y verificados fcilmente. Los smbolos que se utilicen deben ser bien definidos, las formulas figuraran antes de los valores numricos.


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Los planos contendrn todos los elementos necesarios para la revisin y ejecucin de la obr, los cuales debern ser concordantes con la memoria de clculo. En los planos se detallaran: La ubicacin del puente La vista general del puente Los sondeos de suelo El encofrado de los elementos Los detalles de los elementos del puente Esquema de procesos constructivos especiales Sistemas de drenaje Detalles de sealizacin Tabla de metrados Las cantidades de los materiales; se expresarn de manera organizada, haciendo una definicin clara de cada uno de los materiales, sus dimensiones y detalles de construccin de ser necesarios, as como la cantidad de material necesario en las unidades correspondientes.


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El proyecto se realizara en tres fases, la metodologa a emplear, ser investigativa y analtica se tomara en consideracin, toda la informacin que se obtenga y se realizar un anlisis minucioso de ella para determinar la importancia que tenga en el diseo del proyecto. La primera fase es basada en la caracterizacin fsica del puente. Al recopilar y analizar toda la informacin existente del puente y del tramo de la carretera, verificando la informacin in situ; podemos dar a conocer las verdaderas condiciones fsicas de los elementos del puente, su vulnerabilidad y su funcionamiento. Podremos demostrar con datos consistentes, la necesidad de este puente para el reordenamiento urbano del lugar, el mejoramiento en la fluidez del trnsito en la zona, y tambin como una va alterna, para aliviar la sobrecarga vehicular que hay en la pista Pedro Joaqun Chamorro una de la principales arterias de Nicaragua, y que esta paralela a ella. En la segunda fase nos adentramos a una investigacin ms cientfica, Adquirimos mayor conocimiento en el rea de ingeniera concerniente al diseo de puentes, tal como, las normativas y leyes para el diseo de puentes, normas de diseo vial y obras de cruce, Bibliografa de diseo estructural de puentes, libros de concreto reforzado entre otros.


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Despus de haber adquirido los conocimientos bsicos para el diseo de nuestro proyecto pasamos a la siguiente fase de nuestro mtodo; la cual es la recoleccin de los datos necesarios para la ejecucin del proyecto, entre los cuales se encuentran los perfiles longitudinales y transversales del terreno, las cargas a las cuales se someter la estructura, nivel de agua en el cauce, la sismologa en la zona, la velocidad de los vientos, y ms. Los datos topogrficos sern recolectados en el sitio, mediante un levantamiento topogrfico; que con la ayuda de la alcalda se har con una estacin total; luego se proceder a calcular las secciones transversales del eje central de la va; el perfil longitudinal, la rasante y clculo de volmenes de tierra y otras cosas con ayuda del programa civil 3d . La ltima fase se subdivide en dos etapas. En la primera etapa, realizamos un estudio preliminar para elegir de entre diferentes alternativas de estructuras de puente, la mejor opcin, para ello necesitamos determinar los costos de las diferentes alternativas en conjunto con los clculos estructurales de cada una de ellas; para luego seleccionar la mejor alternativa como la estructura definitiva a utilizarse. Para poder simplificar los clculos haremos uso de programas de diseo estructural, como ETABS y SAFE para realizar el anlisis estructural del puente; clculos que sern verificados manualmente. En la segunda etapa se procede a la elaboracin de los clculos definitivos, los planos de detalles, los costos finales del puente, el mtodo de


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construccin del mismo, el cronograma de ejecucin de la obra y todos los clculos que sean necesarios; auxilindonos con Microsoft Project; AutoCAD 2012 Finalmente se realizara un informe que se entregara a la alcalda para su ejecucin; por supuesto, luego de haber sido revisado cuidadosamente y aceptado por parte de la universidad.


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No.

Actividad

Fecha de cumplimiento en meses 1 y 2 3 4 5 6

Unidad de tiempo en meses

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Primera fase investigativa Redaccin del Protocolo Segunda fase investigativa

3 afianzamiento de los conocimientos Adquisicin de los datos necesarios 4 para los clculos Procesamiento de Clculo y Anlisis de 5 los datos


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Seleccin de la mejor alternativa a 6 travs de los resultados calculados Procesamiento 7 definitivos 8 9 Redaccin del informe final Entrega final del proyecto de los clculos


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Manual de diseo de puentesMTC(Ministerio de transporte y comunicaciones; general de direccin caminos y

ferrocarriles, 2003, Lima, Per)

Diagnostico tcnico y alternativas de mejoramiento del puente de concreto reforzado villa Pedro Joaqun Torres Chamorro-barrio (Luis Carlos Las

Martnez

Cano, 2009)Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Tecnologa de la Construccin 2 2


Diagnstico de Volmenes de trfico en vas principales de Managua. (Alcalda de ManaguaDireccin de formulacin y

evaluacin de Proyectos.)

Diagnstico

de

puentes

vehiculares y peatonales(alcalda de Managua- Direccin general de planificacin)


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Diagnstico, Propuesta y Polticas de desarrollo del barrio Las

Torres.

Datos

Poblacionales

de

los

barrios del Distrito IV(Alcalda de Managua- Direccin General de medio ambiente y urbanismo)


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