Puente Atirantado - 6 1b1t1k

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS Facultad de Ingenierías y Arquitectura Escuela Académico Profesional de Arquitectura CURSO: DISEÑO ESTRUCTURAL II

TEMA DE INVESTIGACIÓN: “PUENTE ATIRANTADO” CÁTEDRA: Ing. MOROTE ARIAS, CARMEN. INTEGRANTES:       

AYALA VEGA, Ruth Esthefanie BEDRIÑANA DELGADILLO, Bryans CORDERO ZEBALLOS, Paola FERNANDES HUAMASCCTO, José Luis GOMEZ SALVATIERRA, Liz PALOMINO ESPIÑAL, Estefani QUISPE ALARCON, Hans

AYACUCHO –PERU 2017

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DEDICATORIA Dedicamos este trabajo de investigación de “Puente atirantado” a nuestros padres quienes nos ayudan diariamente en nuestros estudios para poder lograr nuestras metas ya que con su esfuerzo hacen posible que estudiemos, por su apoyo moral y confianza incondicional.

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AGRADECIMIENTO Nuestro reconocimiento y agradecimiento a la Universidad Alas Peruanas quien nos acoge y nos da la oportunidad de superación, así como también a la Ing. Carmen Morote Arias quien nos comparte sus conocimientos y a todos los que nos apoyaron en culminar este trabajo depositando en ella todas sus capacidades y ganas para culminar esta investigación.

INDICE CONTENIDO: CARATULA ............................................................................... DEDICATORIA........................................................................... 3

AGRADECIMIENTO.................................................................... ÍNDICE..................................................................................... RESUMEN................................................................................ ABSTRAC................................................................................. INTRODUCCIÓN........................................................................ I. EVOLUCION E HISTORIA DE LOS PUENTES ATIRANTADOS ......... I.1. ANTECEDENTES DEL PUENTE ATIRANTADO......................  CONCEPTOS BASICOS DE UN PUENTE ATIRANTADOS............. II.

PUENTE ATIRANTADO........................................................... 2.1. CONCEPTOS BASICOS ................................................... 2.2. TIPOS DE PUENTES ATIRANTADOS..................................  POR SU SISTEMA DE SUSPENSION ..............................  POR SU DISTRIBUCION DE LOS ABENQUES...................

III.

INGENIERIA BASICA............................................................  ESTUDIOS TOPOGRAFICOS...........................................  ESTUDIOS HIDROLOGICOS E HIDRAULICOS....................  ESTUDIOS GEOLOGICOS Y GEOTECNICOS.......................  ESTUDIO DE RIESGO SISMICO.......................................  ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL................................  ESTUDIO DE TRAFICO...................................................  ESTUDIO DE COMPLEMENTARIOS..................................  ESTUDIO DE DISEÑO Y TRAZO VIAL DE LOS S.....  ESTUDIO DE ALTERNTIVA A NIVEL DE ANTEPROYECTO....

IV.   

PROCESO CONSTRUCTIVO.................................................... GLOSARIO........................................................................... CONCLUSIONES................................................................... RECOMENDACIONES............................................................



FUENTES DE INFORMACION..................................................

RESUMEN El presente trabajo monográfico titulado “Puente atirantado” consistió en la investigación del análisis de los diversos puentes atirantados

sus

conceptos básicos, su proceso constructivo, sus estudios básicos.

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Los puentes atirantados se basan en diferentes principios aplicados a casos reales para dar solución a diferentes problemas, como salvar luces, atravesar ríos, lagos, cruzar montañas, entre otras. Requieren de un arduo proceso de construcción el cual implica diferentes etapas, las cuales se detallaran a continuación en el presente informe. El modelo permite analizar en detalle los efectos por cargas dinámicas del tráfico, viento o sismos, lo que lo hace particularmente útil para el análisis estructural detallado de estos puentes.

ABSTRAC The present monographic work titled "Bridge atirantado" consisted in the investigation of the analysis of the several cable-stayed bridges its basic concepts, its construction process, its basic studies. Cable bridges are based on different principles applied to real cases to solve different problems, such as saving lights, crossing rivers, lakes, crossing mountains, among others. They require an arduous process of construction which involves different stages, which will be detailed below in this report. 5

The model allows to analyze in detail the effects by dynamic loads of traffic, wind or earthquakes, which makes it particularly useful for the detailed structural analysis of these bridges.

INTRODUCCION En los últimos años, el uso de puentes atirantados ha ido evolucionando rápidamente en sus formas, tamaño y métodos constructivos, viendo la necesidad de estudiarlos y entenderlos más a fondo ya que estas estructuras son altamente hiperestáticas y a su vez muy flexibles, sobre todo en su proceso constructivo debido a las grandes luces a las que están asociados, su estudio contempla una serie de conocimientos estructurales. En el proceso de diseño, las decisiones más importantes se hacen generalmente en las primeras etapas; en donde se tiene que comprender el comportamiento físico de la estructura siendo esto esencial en el pre dimensionamiento. Es importante entender como sus elementos estructurales van a actuar ante cargas de peso propio, barandas, calzada, vehículos y peatones. Sin 6

dejar de lado cargas extremas muy importantes que suelen cuásar daños catastróficos como son sismos, vientos y cargas durante el proceso constructivo. Presentamos aquí un informe sobre el análisis y diseño de un puente atirantado sus características y comportamientos aplicados en un caso real.

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PUENTES ATIRANTADOS I.HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE PUENTES ATIRANTADOS El diseño y la tecnología de los puentes atirantados se desarrollaron fundamentalmente a finales del siglo XX para permitir la construcción de puentes con mayores claros y alturas, además de la estética y versatilidad arquitectónica que permiten. Contrario a lo que se puede pensar, el diseño conceptual de los puentes atirantados data del año de 1784, cuando un carpintero alemán propuso una estructura totalmente hecha de madera. A inicios del siglo XIX, en Europa, se construyeron algunos puentes que consideraban elementos de atirantamiento con barras o cadenas. A finales de esa centuria se construyeron puentes colgantes de gran tamaño, combinando el sistema de atirantamiento, tales como los diseños típicos de J Roebling en los Estados Unidos, siendo el de Brooklyn en Nueva Cork, uno de los más conocidos. Uno de los primeros puentes, formalmente clasificado como atirantado, fue el de Cassagne en Francia, construido en 1899 por el ingeniero francés A Gisclard. Otros diseños que siguieron el mismo concepto tuvieron lugar a principios del siglo XX en Francia y España, tales como el acueducto Tempul sobre el río Guadalete, diseñado por E. Torroja en 1926, o el puente Lezardrieux en Francia, construido en 1925.

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1.1. ANTECEDENTES DEL PUENTE ATIRANTADO El comienzo en la construcción de puentes atirantados tuvo su origen en las zonas tropicales, en donde las lianas eran la base para la sustentación de lo que más tarde se convertiría en la superestructura. Al pasar el tiempo, el desarrollo tecnológico permitió el perfeccionamiento de los componentes de los puentes atirantados, surgiendo de esta manera, un nuevo concepto en el diseño y construcción de puentes especiales.

Puente primitivo sobre el rio serajoe En java con tirantes de bambú Entrelazadas con lianas fijadas En los extremos con árboles en cada árbol.

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Viaducto Millau, Francia

II.-PUENTE ATIRANTADO 2.1.-CONCEPTOS BASICOS DE PUENTES ATIRANTADOS Los puentes atirantados se componen de tres elementos básicos: el tablero, los Cables o tirantes, y las pilas. En general, el diseño de estos elementos se Relacionan íntimamente con los otros, ya que entre ellos se reparten la carga de forma que, en un caso extremo, el tablero sea estructuralmente resistente para soportar la mayoría de la carga, con pilas de poca capacidad y pocos tirantes por otra parte, el tablero puede tener una mínima capacidad de carga, en tanto que la pila y un suficiente número de cables sean los que resisten la mayor carga.

Fuente: TABLERO DE ALTA CAPACIDA ESTRUCTURAL Y SISTEMA DE ATIRANTAMIENTO DE BAJA CAPACIDAD ESTRUCTURAL.

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Fuente: TABLERO DE BAJA CAPACIDAD ESTRUCTURAL Y SISTEMA DE ATIRANTAMIENTO CON ALTA CAPACIDAD ESTRUCTURAL.

2.2.- TIPOS DE PUENTES ATIRANTADOS 2.2.1.-PUENTE ATIRANTADO DE TORRE LATERAL En este tipo de puente, la torre no está situada en el mismo plano de la pista (longitudinal), sino a un poco a un lado, este diseño permite puentes con pista algo curvos.

Fuente - puente atirantado de torre lateral en Jerusalén

2.2.2.-PUENTE ATIRANTADO ASIMETRICO 11

En este tipo de puente, usa una torre a un extremo del puente al que llegan los cables. Estos puentes no son muy diferentes respecto a los atirantados normales. La fuerza de los cables puede ser compensada continuando estos hasta unos contrapesos en el suelo. Los cables pueden ser sustituidos por pilares de hormigón prensado trabajando a compresión.

Fuente - puente atirantado asimétrico, SNP Bridge- Novy most en Eslovaquia

II.2.3.- PUENTE ATIRANTADO DE TORRE CONTRAPESO Es un puente similar al otro, salvo que los cables no continúan hasta el contrapeso, sino que están anclados a la torre, la torre a su anclaje en el terreno, uno de los pioneros de este diseño es Santiago calatrava con el puente del alamillo en Sevilla.

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Fuente 1 puente atirantado de torre contrapeso, del Alamillo en Sevilla

2.3.- POR SU SISTEMA DE SUSPENSIÓN La distribución y su sistema de suspensión es uno de los aspectos fundamentales que se le debe analizar en el diseño de un puente atirantado, ya que este no solo afecta el comportamiento y desempeño estructural de un puente, sino también sus dimensiones, los métodos constructivos y, al final, el costo total de construcción. Los sistemas de construcción en general pueden ser. 

De suspensión central:

Fuente- puente de suspensión central, elaborado por Ricardo Pérez y Marco Manzano.



De suspensión lateral:

Fuente - puente de suspensión lateral, elaborado por Ricardo Pérez y marco Manzano

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

De suspensión en tres planos :

Fuente - Puente de suspensión en tres planos, elaborado por Ricardo Pérez

La elección del tipo de suspensión depende básicamente del ancho del tablero y de la rigidez necesaria para que este pueda soportar cargas torsionales. La mayoría de los puentes atirantados tienen el sistema de suspensión lateral. 2.4.- POR SU FORMA DE DISTRIBUCION DE LOS ABENQUES Un aspecto fundamental en el diseño de puentes atirantados es la distribución geométrica de los obenques. En este caso, generalmente se consideran cuatro diferentes tipos de diseño. 

Tipo arpa o cables paralelos

Fuente -Tipo Arpa elaborado por Ricardo Pérez y Marco Manzano



Tipo Abanico, desplazados todos los cables desde la parte alta de las pilas y con distribucion simétrica.

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Fuente -tipo abanico elaborado por Ricardo Pérez y Marco Manzano



Tipo semi-Arpa

Fuente -tipo semi Arpa elaborado por Ricardo Pérez y Marco Manzano



Tipo asimétrico, sus cables no son paralelos y no tienen distribucion uniforme.

Fuente -tipo asimétrico elaborado por Ricardo Pérez y Marco Manzano.

2.4.1.-CARACTERISTICAS Todos los puentes atirantados se componen de tres partes básicas: tablero, cables u obenques, y las torres. En general, en el diseño existe una relación directa entre estos tres elementos, ya que entre ellos las cargas se reparten de tal forma en que la carga esta sobre el tablero, el tablero trasmite las cargas y su peso propio a los obenques, los obenques trasmiten las fuerzas a las torres, y 15

las torres trasmite estas fuerzas a la cimentación. Además, cabe mencionar que debido a que los obenques son diagonales, se obtiene una fuerza de compresión en cada dovela del tablero.

Fuente - Diagrama de distribucion de fuerzas en puente atirantado elaborado por Ricardo Pérez y Marco Manzano.

II.5.- CARACTERISTICAS DE LOS OBENQUES Los obenques se pueden organizar de diversas maneras según la longitud o luz del puente. En la actualidad, “se utilizan distancias entre anclajes que varían entre cinco y veinte metros, de forma que la flexión que podemos llamar local, la debida a la distancia entre los apoyos generados por los obenques, es insignificante respecto a la flexión que se produce por la deformación general de la estructura. Si en un principio la finalidad de los obenques era crear una serie de apoyos adicional al tablero, para transformar un puente de luces grandes en uno de luces medias. Este planteamiento ha evolucionado hasta considerar a los obenques como un medio de apoyo continuo y elástico del tablero.

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Fuente -2 tipos de torres elaborado por Ricardo Pérez y Marco Manzano

II.6.- CARACTERISTICAS DEL TABLERO El tablero interviene en el esquema resistente básico de la estructura del puente atirantado porque debe resistir las componentes horizontales (de compresión) que le trasmiten a los tirantes. Estas componentes generalmente se equilibran en el propio tablero porque su resultante, igual que en la torre, debe ser nulo.

Fuente -forma de tablero Postesado elaborado por Ricardo Perez y Marco Manzano.

La peralte de la sección transversal del tablero depende en gran medida de la disposición de los tirantes, pues a mayor distancia entre obenques el peralte debe ser mayor debido a que se necesita soportar cargas mayores y controlar mayores deformaciones.

III. INGENIERIA BASICA 3.1. ESTUDIOS BASICOS PARA LA PROYECCION DEL PUENTE Al realizar la estructura de un puente, es muy importante tener en cuenta una serie de estudios, que se vuelven básicos al momento de obtener datos para la elaboración de anteproyectos y proyectos del mismo. Estos datos obtenidos deben ser completos y detallados. Los estudios dependen de la magnitud y complejidad de la obra:   

Estudios topográficos. Estudios hidrológicos e hidráulicos. Estudios geológicos y geotécnicos. 17

     

Estudio de riesgo sísmico. Estudio de impacto ambiental. Estudio de tráfico. Estudios complementarios. Estudio de diseño y trazo vial de s. Estudio de alternativa de anteproyecto.

3.1.1. ESTUDIO TOPOGRÁFICO: La topografía de la zona donde se ubique el puente deberá documentarse mediante planos con curvas de nivel y fotografías, registros digitales e informes. Al realizar este tipo de estudios se tiene los objetivos siguientes:  Se tiene que realizar los trabajos de campo necesarios para la obtención de datos, y posteriormente la elaboración de planos topográficos.  Los datos recopilados deben de ser los suficientes para proporcionar la información necesaria para los estudios hidrológico-hidráulico y geológicogeotécnico.  La topografía tiene que ser clara, para que de esta manera poder definir la ubicación y la dimensión de los elementos estructurales (implantación de la estructura)  Se debe definir puntos de referencia, para poder realizar el planteo en la etapa de construcción. Como requerimientos básicos para la elaboración de estos estudios tenemos los siguientes:  Se debe realizar un levantamiento topográfico general de la zona del proyecto, documentando en planos con las curvas de nivel, además este levantamiento debe de comprender por lo menos 100 m a cada lado del puente en dirección longitudinal y transversal.  Los planos deberán indicar los s del puente, así como autopistas, caminos u otras posibles referencias. Deberá indicar también la vegetación existente.  Cuando se tiene puentes sobre cursos de agua, deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo, es necesario indicar el curso del agua y los límites aproximados de aguas máximas y mínimas .cuando las

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circunstancias lo ameriten deberá indicarse el meandro del rio y niveles de agua observados en eventos de carácter excepcional.  Ubicar fuente de abastecimiento de materiales, energía, agua, etc.  Cuando existan edificaciones u otras obras que interfieren con el puente, se debe realizar un levantamiento catastral de la zona. 3.1.2. ESTUDIOS HIDROLÓGICOS E HIDRÁULICOS: Se debe establecer las características hidrologías de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarios y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento del rio que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la estructura. Se debe considerar en el estudio la presencia del puente y sus efectos en cambios del régimen hidráulico del rio, para ello los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentes deben permitir establecer lo siguiente:

      

Ubicación optima del cruce. Caudal máxima del diseño hasta la ubicación del cruce Comportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprende el cruce. Área de flujo a ser confinada del puente. Nivel máximo de agua en la ubicación del puente. Profundidades de socavación general, por contracción y local. Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, según el tipo de cimentación.

Estos estudios deben de ser documentados a través de un informe, el cual debe de contener por lo menos:     

Características del rio en la zona del proyecto. Características hidráulicas. Régimen de caudales. Caudal de diseño y periodo de retorno. Definición de la luz del puente y de los niveles del fondo de la

superestructura.  Profundidad recomendable para la ubicación de la cimentación, según su tipo, tomando en cuenta los niveles freáticos u otras características.  Características de las obras de defensa y encauzamiento. 19

 Conclusiones y recomendaciones sobre el estudio realizado. 3.1.3. ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS Este tipo de estudios están relacionados con

la realidad sísmica y sus

antecedentes. 3.1.3.1. Estudios geológicos: El informe geotécnico es un conjunto de reconocimientos del terreno y la interpretación de los datos obtenidos, que permitan caracterizar los diversos suelos presentes en la zona de estudio. Debe contener todos los datos relevantes para la correcta construcción del proyecto. Los estudios se elaboran en base a ensayos de campo y laboratorio adecuados al tipo de proyecto para el que se solicite. Los principales objetivos que se tiene que realizar son los siguientes.        a)

Determinar el tipo y nivel de cimentación. Determinar la presión de trabajo. Determinar el talud de excavación y/o contención de paredes. Determinar la posición del nivel freático. Determinar el modo de excavación. Determinar la agresividad de suelos y agua. Dar solución a problemas del terreno. Sondeos:

Los sondeos geotécnicos son perforaciones de pequeño diámetro, que permite reconocer la naturaleza y localización de distintas capas del terreno así como extraer muestras del mismo y realizar ensayos “in situ” La cantidad y profundidad de sondajes depende de la magnitud y complejidad del proyecto. En el caso de puentes de hasta 100 m, se puede realizar como minio un sondaje de exploración por cada componente estructural (estribo, zapata, pilar, macizo de anclaje, grupo de pilotes, etc.). Se puede complementar con ensayos de refracción sísmica. En caso de puentes de gran longitud, deberá tomarse la variabilidad de las condiciones de terreno a lo largo del eje del puente. La profundidad de exploraciones y sondajes estará definida considerado un predimensionamiento de la cimentación y las condiciones locales del subsuelo. De 20

esta manera se puede o no incrementar la profundidad de los sondajes si las condiciones del subsuelo lo requieren. b) Ensayos de campo Los métodos de ensayo realizados en campo deben ejecutarse en base a prácticas establecidas y normas técnicas especializadas relacionadas con los ensayos respectivos. Con este tipo de ensayos se logra obtener parámetros de resistencia y deformación de los suelos o rocas de fundación, así como perfil estratigráfico. Los varios tipos de ensayos se pueden realizar son los siguientes: a) Ensayos en suelos:  Penetración estándar  Refracción sísmica  Cono estático  Permeabilidad  Veleta de campo  Presurometria  Placa estática b) Ensayos en rocas:  De carga en placa flexible  De carga en placa rígida  Comprensión uníaxial en roca débil.  Determinación de la resistencia al corte diario, en discontinuidades de roca.  Método de fractura miento hidráulico c) Ensayo de laboratorio: De la misma forma que en los ensayos de campo estos deben cumplir normas técnicas especializadas relacionadas con ensayos respectivos. Pueden tomarse los siguientes ensayos: a. Ensayos en suelos:  Contenido de humedad  Gravedad especifica  Distribución granulométrica  Determinación del límite líquido y limite plástico  Ensayo de corte directo  Ensayo de comprensión no-confinada  Ensayo triaxial no consolidado no drenado 21

 Ensayo de consolidación  Ensayo de permeabilidad b. Ensayo en rocas:  Determinación del módulo elástico  Ensayo de compresión triaxial  Ensayo de compresión no confinada  Ensayo a la resistencia a la rotura 3.1.3.2. Estudios geológicos: Los objetivos de los estudios geológicos son establecer características geológicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificado tanto su distribución como sus características geotécnicas correspondientes. Los estudios geológicos comprenderán:    

Descripción geomorfológica Zonificación geológica de la zona Identificación y características de fallas geológicas Definición de zonas de deslizamientos, quebradas, aluviones sucedidos en el

pasado y de potencial ocurrencia en el futuro  Recomendación de canteras para materiales de construcción  Identificación y características de los sismos existentes y de los posibles sismos existentes y de los posibles sismos que puedan existir a futuro 3.1.4. ESTUDIOS DE RIESGO SÍSMICO Estos estudios están asociados a la geotecnia y geología y de esta manera poder identificar potenciales fuentes sísmicas .se debe hacer un estudio particular de peligro de riesgo sísmico. Tienen como finalidad determinar los aspectos de diseño que definan las componentes horizontales y verticales del sismo a nivel de la cota de cimentación. Para realizar estos estudios se tiene que tener en cuenta tanto la zona sísmica así como el tipo de puente y su longitud y las características del suelo. Estos estudios se basan en requerimientos dados en códigos de diseño y construcción de obras civiles.

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3.1.5. ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL Toda obra civil puede afectar al medio que lo rodea. Muchas veces esta modificación es positiva para los objetivos sociales y económicos que se trata de alcanzar, sin embargo cuando no se hace un

debido planteamiento de su

ubicación, fase de construcción y etapa de operación, se puede llegar a alterar gravemente el medio ambiente. La información básica que estos estudios deben tener es:  Análisis de la información sobre el estado de los puentes adyacentes a la zona del proyecto  Especificación de los componentes ambientales del área de influencia del proyecto  Identificación de los impactos ambientales potenciales  Identificación de medidas preventivas y correctivas, para su posterior implementación. a). Requerimiento de los Estudios La evaluación de Impacto Ambiental será establecida por la autoridad competente y es necesaria sobre todo en aquellos proyectos con mayor potencial para impactar negativamente en el ambiente como son las nuevas estructuras. Los estudios deben desarrollarse basándose en el Marco Legal de la Constitución Política del Perú promulgado el año de 1993, en la Resolución Ministerial N”17194TCC/15.03 del 25 de Abril de 1994 que aprueba los "Términos de Referencia para Estudios de Impacto Ambiental en la construcción Vial y en el "Manual Ambiental para el Diseño y construcción de Vias" propuesto por la Dirección General del Medio Ambiente b). Métodos de Análisis La metodóloga a seguir en un estudio de Impacto Ambiental será la siguiente: 

Identificación de Impactos Consiste en identificar los probables impactos a ser investigados, para lo cual es necesario conocer primero de la manera más amplia el escenario sobre el cual incide el proyecto; cuya ubicación, ejecución y operación afectara el entorno ecológico. As mismo, es 23

imprescindible el conocimiento del proyecto a desarrollar, que involucra no sólo el contexto técnico sino también las repercusiones sociales y 

experiencias del desarrollo de este tipo de proyectos en otros escenarios. Previsión de Impactos El objetivo en este nivel está orientado hacia la descripción cuantitativa o cualitativa, o una combinación de ambas, de las principales consecuencias ambientales que se han detectado en el análisis



previo. Interpretación de Impactos Implica analizar cuán importante es la alteración



medio ambiental en relación a la conservación original del Área. Información a las comunidades y a las autoridades sobre los impactos ambientales En esta etapa hay que sintetizar los impactos para presentarlos al público que será afectado por los impactos ambientales detectados; y a las autoridades políticas con poder de decisión. La presentación deberá ser lo suficientemente objetiva para mostrar las ventajas y desventajas que



conlleva la ejecución del proyecto. Plan de Monitoreo o Control Ambiental Fundamentalmente en esta etapa se debe tener en cuenta las propuestas de las medidas de mitigación y de compensación, en función de los problemas detectados en los pasos previos considerados en el Estudio; asimismo, la supervisión ambiental sustentada en normas legales y técnicas para el cumplimiento estricto de las recomendaciones.

c). Información mínima que requieren los estudios de Impacto Ambiental en Puentes La información mínima para un estudio de Impacto Ambiental en Puentes será:            

Fauna silvestre Flora adyacente Presencia de agua en el cauce Relieve topográfico Deforestación en los taludes del cauce Probabilidad de erosión lateral de los taludes Material sedimentado en el Lecho del cauce Presencia de recursos hidrobiológicos Valor estético del paisaje Densidad de población Red de transportes adyacentes. Otras estructuras adyacentes 24

3.1.6. ESTUDIO DE TRAFICO Sera necesario realizar los estudios de trafico correspondientes a volumen y clasificacion de transito en puntos establecidos en la zona, según la trascendencia que tenga la obra, con el objetivo de determinar las caracteristicas de las diferentes obras viales aledañas al puente y la superestructura del mismo. Si se considera que se tiene que realizar este estudio, la metodologia a seguir sera la siguiente: a) Conteo de trafico: se ubicara estaciones de conteo en el area de influencia, detallando esto en un grafico. Se debe tener personal calificado para la recoleccion de datos,mcuya informacion sera acumulada por intervalos de tiempo definidos. b) Clasificacion y tabulacion de la informacion: una vez recopilados los datos, se anexa cuadros indicando el volumnen y clasificacion vehicular por estacion. c) Analisis y consistencia de la informacion: A fin de obtener los factores de correccion estacional para cada estacion,se compara estadisticas existentres con los datos medidos. d) Trafico actual: ya obtenidos los conteos de volumenes de trafico y determinados los factores de correccion, se deebra obtener el indice medio diario (I.M.D). A cumplir con este proceso de recoleccion de datos se procede a realizar el informe correspondiente, el cual ,debe contener por lo menos la siguiente informacion:     

Cuantia de vehiculos totales para cada estacion y por sentido Clasificacion por tipo de vehiculo para cada estacion y por sentido Indice medio diario(I.M.D) por estacion y sentido Plano ubicado las estaciones de conteo e indicando cada sentiso Conclusiones y recomendaciones

3.1.7. ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS Los estudios se refieren a aquellos trabajos que son complementarios a los estudios básicos, como son las Instalaciones Eléctricas, Instalaciones Sanitarias,

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Señalización, Coordinaciones con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto. En lo que se refiere a Instalaciones Eléctricas, la factibilidad del servicio, as como su punto de aplicación, y en lo que se refiere a Instalaciones Sanitarias, la verificación y posibles influencias de las redes existentes de Agua y/o Desagüé serán coordinadas con los organismos encargados de los servicios de Electricidad y Saneamiento respectivamente. La señalización deberá estar de acuerdo con las necesidades del puente y s y en concordancia con el Manual de Señalización vigente. Cualquier imprevisto o problema deberá ser coordinado con la Municipalidad respectiva y/o con terceros que pudieran estar relacionados. a) Documentación Se deberá documentar mediante un informe detallado de todas las coordinaciones efectuadas. Este informe deberá incluir por lo menos: •

Documentos que iniciaron las coordinaciones y sus respectivos documentos

•

de respuesta. El informe deberá indicar los puntos más importantes de las coordinaciones, indicando fechas, nombres y direcciones o teléfono de los responsables de

• •

dichas coordinaciones. Planos y/o esquemas que se requieran Conclusiones y recomendaciones

3.1.8. ESTUDIO DE DISEÑO Y TRAZO VIAL DE Es importante realizar el diseño geometrico, diseño de pavimentos y señalizacion de los tramos de la carretera que enlazan el puente en su nueva ubicación con la carretera existente. a) Diseño Geométrico: • Definición del alineamiento horizontal y perfil longitudinal del eje en los •

tramos de los s. Definición de las características geométricas (ancho) de la calzada, bermas y cunetas en las diferentes zonas de corte y relleno de los

s. b) Trabajos Topográficos: 26

•

Levantamiento topográfico con curvas a nivel cada 1 m y con secciones

•

transversales cada 10 20 m. Estacado del eje con distancias de 20 m para tramos en tangente y cada

•

10 m para tramos en curva. Referenciación de los vértices (PI) de la poligonal definitiva y los puntos de principio (PC) o fin (PT) de las curvas, respecto a marcas en el terreno o monumentación de concreto debidamente protegidos que

•

permitan su fácil ubicación. Cálculo de las coordenadas de los vértices de la poligonal definitiva

teniendo como referencia los hitos geodésicos más cercanos. c) Diseño de Pavimentos: Determinación de las características geométricas y dimensiones técnicas del pavimento de los s, incluyendo la carpeta asfáltica, base y sub-base. d) Diseño de señalización: Ubicación de cada tipo de señal con su croquis respectivo.

3.1.9. ESTUDIOS DE ALTERNATIVAS A NIVEL DE ANTEPROYECTO Preparar

anteproyectos

en

base

a

las

condiciones

naturales

de

la

zona de emplazamiento del puente (estudios de ingeniería básica) y a las diversas

soluciones técnicamente factibles, para luego de una evaluación

Técnica. En esta parte se definirá las características básicas o esenciales del puente de cada alternativa de anteproyecto a nivel de un pre-dimensionamiento y que permita su evaluación técnica y económica antes de su desarrollo definitivo. El anteproyecto deberá definir como mínimo lo siguiente: •

Longitud total y tipo de estructura

•

Dimensiones de las secciones transversales típicas. 27

•

Altura de la rasante y gálibo

•

Tipo de estribos y cimentación, anotando las dimensiones básicas

•

Longitud de s

•

Procedimientos constructivos

•

Metodologías principales de cálculo

•

Metrados, costos estimados y presupuesto

•

Plano topográfico

de

ubicación

del puente con

indicación

de

los

puntos de referencia y niveles •

Criterios de Hidrología, Hidráulica y Geotecnia que justifique la solución adoptada.

a) Documentación requerida El estudio deberá ser documentado mediante un informe que contendrá como mínimo, lo siguiente: 

Descripción y Análisis de cada alternativa



Planos de planta, elevación cortes principales y plano de ubicación para cada alternativa.



Conclusiones y recomendaciones.

3.1.9.1. ANTEPROYECTO Al tener que definir la forma de un puente para un lugar determinado , se empieza por ver las condiciones fisicas, topografias , viales, el ambiente climatico, ambiente poblacional , industrial.

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Seguna esto se procede a plantearse una serie de anteproyectos geometricos teniendo varias formas tanto para tablero como las torres. a) Generalidades del proyecto En este proyecto se exponen los aspectos relevantes del diseño y construcción del “Nuevo Puente Sobre El Río Cuarto”, construido recientemente en la Ciudad homónima de la Provincia de Córdoba, Argentina, consistente en un puente principal atirantado con tablero de hormigón pretensado y pilas principales metálicas, con luz central de 110 m, dos vanos laterales de 50.5 m y viaductos de en ambas márgenes de 51 m, resultando una longitud total de puente de 313 m. El tablero del puente atirantado fue construido íntegramente con elementos de hormigón

prefabricados,

montados

y

ensamblados

in

situ

con

equipos

convencionales sobre las propias estructuras que constituyen la infraestructura y apoyos auxiliares que garantizan la estabilidad del tablero durante la etapa constructiva. Las pilas principales del puente se componen de un tramo inferior de hormigón armado y un tramo superior metálico fabricado en taller, cuyas partes fueron transportadas a obra, ensambladas en posición horizontal sobre el tablero y verticalizadas en su posición definitiva mediante un procedimiento de rebatimiento de la pieza con un sistema especial de montaje. Finalmente, una vez montadas las pilas en su posición definitiva, se procedió a colocar y tesar los obenques del puente, removiendo los apoyos auxiliares del tablero, alcanzando la configuración final de la estructura atirantada.

b) Diseño conceptual y tipología estructural En el año 2007, como parte de los estudios de conectividad y tránsito realizados en la ciudad de Río Cuarto, atravesada de Noroeste a Sureste por el río del mismo nombre, surgió la necesidad de una nueva vinculación vial en el corredor Norte-Sur de la ciudad, vinculando los barrios San Antonio de Padua, al Sur, con el barrio Banda Norte.Teniendo en cuenta, por un lado, los condicionantes hidráulicos del río 29

con una elevada actividad hidrodinámica que genera grandes erosiones del cauce durante las crecidas, y por otro lado, aspectos del desarrollo urbano de un sector perimido de la ciudad, se impulsó la ejecución de una obra que por su propia impronta produjera un fuerte impacto regional, optándose por una estructura atirantada de grandes luces, con apoyos convenientemente ubicados en las márgenes del río, protegidos contra la erosión, y dotada de una imagen estética que genera un nuevo polo de desarrollo en la ciudad. Ante el requerimiento de realizar un proyecto para la conexión vial, en primera instancia se procedió al diseño conceptual de la estructura del puente atirantado, basado en las siguientes ideas estructurales y procesos constructivos.  Solución del tablero con un entramado ortogonal de vigas principales y secundarias, tendiente a emplear una tipología de construcción con elementos prefabricados, de tamaños y peso acotado, de fácil puesta en obra.  Solución de atirantamiento en doble capa, una a cada lado de las veredas laterales del tablero, de forma de materializar un sistema de apoyos ubicados en los extremos de las vigas transversales, próximo a los puntos de apoyo provisorio que se utilizan para construir el tablero. De esta forma, la transferencia de carga del sistema de apoyos provisorios al definitivo brindado por los obenques es prácticamente directa, y en el estado constructivo los elementos estructurales del tablero no sufren solicitaciones mayores a las de servicio.  Tablero suspendido completamente de los obenques, sin apoyos sobre el travesaño de las pilas principales, evitando la aparición de momentos negativos importantes en dicha zona por la presencia de “puntos duros”.  Pilas con fustes inclinados que se cierran en elevación, que mejoran notablemente el comportamiento torsional del tablero frente a cargas asimétricas y viento, por la propia geometría de los obenques que forman planos oblicuos inclinados hacia el interior del puente, con una apreciable componente de fuerza fuera del plano vertical de las vigas longitudinales del tablero.  Solución de cables en abanico corregido, que aprovecha al máximo las ventajas de las disposiciones puras en abanico o en arpa; por un lado, la 30

mayor eficacia del atirantamiento y menor altura de pila de la solución en abanico, y por otra, la sencillez de anclaje de los cables y la estética y armonía de la solución en arpa.  Diseño de la parte superior de las pilas principales, incluido sus fustes y el extremo superior con el sistema resistente para el anclaje de los obenques, con estructura completamente metálica, que permitió su fabricación en taller, en condiciones óptimas de ejecución y control de calidad. Por otro lado, permitió la ejecución de este componente en forma paralela a la construcción del tablero.  Verticalizado de las pilas metálicas por rebatimiento mediante un sistema especial de montaje, con gatos, cables y estructuras auxiliares, diseñadas con componentes modulares de fácil transporte y montaje en obra, que permitió garantizar un nivel muy alto de seguridad durante toda la maniobra de montaje de las pilas. El diseño final del puente atirantado resultó en una estructura de tres vanos con luces parciales de 50.5 m – 110 m - 50.5 m, con una longitud total entre sus juntas extremas de 211 m, con un tablero de hormigón pretensado de 18.60 m de ancho total, formado por dos semi calzadas de 6.70 m de ancho cada una, delimitadas por un separador central y defensas laterales tipo New Jersey, y veredas peatonales de 2.0 m de ancho protegidas con una baranda peatonal ubicadas en ambos laterales del tablero. El tablero se encuentra apoyado elásticamente en los obenques distribuidos en luces parciales uniformes de 11.0 m, mediante dos familias de obenques ubicados en planos inclinados, fijados mediante anclajes pasivos en el extremo superior de los pilones y anclajes activos ubicados en los bloques de anclaje especiales adosados en los extremos de las vigas transversales del tablero. La inclinación de los obenques permite materializar el gálibo horizontal y vertical requerido por el diseño vial, garantizando, por una parte, la protección de los cables mediante una holgura geométrica entre los propios cables y el perfil de los vehículos que circulan por el puente, y por otra parte, un paso libre suficiente para la circulación peatonal en las veredas.

31

La disposición de las familias de cables corresponde a la tipología de abanico corregido o semiarpa, es decir, los obenques se anclan en el tablero a intervalos regulares, mientras que en la pila lo hacen buscando la máxima altura posible, y en la cara correspondiente al mismo lado del obenque, lo que permite lograr un ordenado diseño de los anclajes en el interior de la pila. Las pilas principales del puente tienen una configuración en forma de “H” corregida, con dos fustes laterales inclinados, vinculados debajo del tablero con una viga travesaño, y en su extremo superior los fustes se verticalizan y se arriostran mediante dos vigas. Las pilas principales del puente poseen una altura total de 49.0 m, de los cuales los primeros 11.15 m a partir del cabezal se ejecutaron de hormigón armado incluyendo la viga travesaño inferior, y el resto de la pila de 37.85 m de altura se resolvió con una estructura metálica. En Figura 1 se presenta una vista frontal de

las pilas del puente. Figura 1:Vista general del puente atirantado sobre el rio cuarto Completan la infraestructura del puente las pilas de retención extremas y las pilas de retención intermedias ubicadas en la zona central de los tramos laterales del puente, ambas estructuras de hormigón armado. El tablero, además de estar sustentado por los obenques, se apoya en las pilas de retención extremas e intermedias, en ambos casos mediante una articulación pretensada,

materializada

mediante

barras

de

acero

especial

ancladas

superiormente en el tablero e inferiormente en un punto ubicado debajo del fuste, con objeto de impedir los posibles movimientos de elevación del tablero respecto de

32

estas pilas, pero permitiendo el deslizamiento horizontal relativo entre ambos sistemas mediante los oportunos dispositivos de apoyo.

Figura 2: Esquema estático del puente atirantado En la Figura 2 se representa el esquema estático del puente, donde se puede apreciar que la estabilidad longitudinal del puente en servicio se logra exclusivamente con la rigidez y resistencia de las pilas principales, actuando como grandes ménsulas arriostradas en su extremo superior por los obenques. En sentido transversal, el tablero se apoya en forma articulada en las seis pilas, dos principales y cuatro laterales, permitiendo la transferencia de las acciones del viento en proporción a las rigideces del conjunto tablero-pilas. En el caso del sismo, cuya verificación se realiza en estado límite último, se disponen de topes de o en todas las pilas, tanto transversales como longitudinales y las acciones del sismo se reparten en forma proporcional a las rigideces de las pilas.    Fundamentos: El puente está ubicado en la zona de cauce y planicie de inundación del Río Cuarto, que presenta características típicas de río de llanura, con cauce eandriforme. El perfil de suelos encontrado Figura 3 consiste en un estrato superficial de 3 a 7 m de espesor de arenas gruesas, con transiciones hacia arenas limosas y limos arenosos, apoyado sobre un estrato inferior de limos arenosos y arcillas limosas de baja plasticidad, con resistencia relativamente blanda en superficie incrementándose en profundidad hasta valores medios de compacidad. La caracterización de los suelos se realizó mediante ensayos convencionales de penetración (SPT), con extracción de muestras y ensayos de laboratorio, y una campaña de ensayos complementarios de propagación de ondas (SASW). 33

Las características del perfil estratigráfico encontrado definieron las fundaciones del puente, de tipo profunda, con pilotes excavados y colados in situ. La fundación de cada uno de los fustes de las pilas principales consiste en un grupo de 12 pilotes de 0.80 m de diámetro, de 28 m de longitud, vinculados por un cabezal ubicado inmediatamente por debajo del nivel del cauce del río, con una viga de fundación de sección rectangular de 1.0 m de ancho y 2.0 m de altura que arriostra ambos cabezales. La fundación de las pilas de retención extrema está formada por un grupo de 4 pilotes de 0.8 m de diámetro para cada una de sus columnas, conectados con un cabezal superior y una viga riostra inferior de sección rectangular de 0.6 m de ancho y 1.2 m de altura, mientras que la fundación de las pilas de retención intermedia consiste en dos pilotes columna de 1.2 m de diámetro. Dada la sensibilidad del método constructivo a posibles asentamientos de las estructuras de montaje auxiliares, así también por la sensibilidad a deformaciones diferenciales de los apoyos definitivos del sistema estructural del puente de alta hiperestaticidad, y la necesidad de realizar una verificación experimental de las capacidades geotécnicas de proyecto en pilotes construidos, se realizó una serie de ensayos de carga axial, cuyos resultados fueron cotejados con las predicciones de proyecto y fueron utilizados para validar los diseños a la luz de la evidencia empírica. En la etapa de proyecto del puente, y a los fines del diseño de las fundaciones, se realizó la estimación de la respuesta carga deformación vertical de los pilotes (curvas t-z) de las pilas principales (Pilas N° 5 y 6), pilas de retención extrema e intermedia (Pilas N° 3 y 7), y pilotes auxiliares para el apoyo provisorio de la superestructura durante la construcción del puente, realizadas a partir de las propiedades

del

suelo

determinadas

en

los

estudios

realizados

en

el

emplazamiento. Asimismo, a los fines del diseño de las fundaciones de las pilas principales y de retención, se calcularon las curvas carga deformación lateral de los pilotes (curvas py), teniendo en cuenta la interacción del grupo de pilotes, aplicando la metodología del Manual de procedimientos de construcción y diseño de pilotes excavados (Reese y O’Neill[2], 1988). Las curvas t-z obtenidas mediante análisis fueron contrastadas mediante una serie de ensayos de carga dinámica a bajas deformaciones, con el objeto de verificar la rigidez inicial de los pilotes y predecir el comportamiento bajo cargas de servicio, complementándose las pruebas de campo 34

con un ensayo estático de un pilote de la pila principal (Pila N° 6) hasta un nivel de carga ligeramente superior al de servicio, con el objeto de verificar las predicciones en el rango no-lineal. Figura 3: perfil geológico en la zona del puente El

error no se encuentra el origen de la referencia, muestra las curvas carga

deformación vertical estimadas para las pilas principales, pilas de retención y pilas auxiliares, y también se grafica la estimación de la rigidez inicial para baja deformaciones, siendo esta dos curvas un límite superior e inferior respectivamente de las deformaciones esperadas en el rango de las cargas de servicio.

Figura 4: Curvas carga-deformación vertical estimada En la Tabla 1 se presenta la comparación entre la predicción analítica de la rigidez vertical del pilote a bajas deformaciones y la rigidez inicial de los pilotes 35

determinada con los ensayos dinámicos, observándose que en general la rigidez medida fue superior a la calculada, entre un 30 a 40 %, pudiéndose explicar estas diferencias, en parte debido a cierto grado de conservadurismo que presentan los métodos prácticos de diseño que recomiendan adoptar un módulo de corte del suelo igual a 2/3 del valor determinado en los ensayos SASW, y por otra parte, en el caso de los pilotes con ensanchamiento de la punta, el aporte efectivo a la rigidez vertical del acampanamiento del pilote que fue despreciado en las predicciones analíticas. Teniendo en cuenta estos aspectos mencionados, los resultados de la evaluación experimental mostraron que los pilotes se comportaron en forma muy satisfactoria, presentando una rigidez vertical superior a la prevista.

Diámetr

Rigidez

Rigidez

estimada

medida

Kv°(tn/m)

Kv°(tn/

195,000

m) 277,000

1.20

172,000

266,000 293,100

) Pila de retención intermedia 1.20

1.60

276,000

387,500

(pila7,pilote 1, L=22.5m) Pilote auxiliar(pilas 1

1.30

150,000

170,200

Ubicación

o

Diámetro

fuste campana m

(m) Pila principal (pila6, pilotes7 0.80 y 8,L=28m) Pila

de

retención 0.80

-

externa(pila3,pilote6,L=21.3m

y 0.90

15,L=11/15 m) 180,000 Tabla 1: ensayos de rigidez vertical a bajas deformaciones

257,500

En forma complementaria a las mediciones dinámicas, se realizó un ensayo de carga estático sobre un pilote correspondiente a la Pila Principal N° 6 hasta una carga máxima de 283 t, ligeramente superior a la de servicio y que representa el 65 % de la capacidad geotécnica última esperada. Los resultados del ensayo estático prácticamente coinciden con los valores estimados mediante el modelo no-lineal en el rango de cargas de servicio. El asentamiento medido para la carga normal de servicio de 215 t fue de 1.5 mm, mientras que las previsiones de cálculo arrojaban un valor estimado de 2.5 mm. La 36

rigidez inicial determinada con el ensayo estático arrojó un valor de 263200 t/m prácticamente idéntica a la medición a bajas deformaciones del ensayo dinámico. Además, se pudo corroborar experimentalmente que la capacidad geotécnica última del pilote calculada en etapa de proyecto de un valor de 447 t concuerda aproximadamente con el valor de 476 t determinado a partir de los resultados experimentales del ensayo estático. En la Figura 5 se muestra la comparación entre los resultados del ensayo de carga estático, las predicciones de diseño, y los resultados del ensayo a bajas deformaciones con la predicción no-lineal, pudiéndose destacar que existe un excelente ajuste entre los resultados del ensayo estático y la predicción no-lineal realizada sobre la base de los ensayos dinámicos en el rango de las cargas normales de servicio, mientras que la curva carga deformación utilizada en el diseño arroja valores de desplazamiento un 60% superiores a los determinados experimentalmente. Pilas principales Las pilas principales del puente tienen una configuración en forma de “H” corregida, con dos fustes laterales inclinados, vinculados debajo del tablero con una viga travesaño, y en su extremo superior los fustes se verticalizan y se arriostran mediante dos vigas transversales. Las pilas principales del puente poseen una altura total de 49.0 m, de los cuales los primeros 11.15 m a partir del cabezal se ejecutaron de hormigón armado incluyendo la viga travesaño inferior, y el resto de la pila de 37.85 m de altura se resolvió con una estructura metálica.

37

Figura 5: predicciones vs resultados de ensayo de carga estatico Los fustes laterales inclinados del tramo inferior de hormigón armado son de sección cajón de 2.10 m de ancho, 2.50 m de canto y 0.40/0.60 m de espesor, y la viga transversal ubicada inmediatamente debajo del tablero también es de sección cajón de 1.80 m de ancho y 2.00 m de altura, con espesores de almas de 0.30 m y alas de 0.40 m. La parte metálica se resolvió con una sección tipo cajón de 1.50 m de ancho por 2.00 m de largo, armada con chapas planas y rigidizadores longitudinales y transversales, con uniones soldadas en taller. El extremo superior de la pila principal, donde se anclan los obenques, se diseño con dos columnas metálicas de sección cajón armada, reforzadas con perfiles y chapas de acero y vinculadas con dos vigas de arriostramiento también metálicas. Las uniones en obra de los diferentes partes en la que subdividió la estructura metálica para su fabricación en taller fueron resueltas con uniones abulonadas. El extremo superior de la pila posee los tubos de encofrado metálicos con los perfiles de soporte y placas de acero de apoyo de los obenques, lo que permitió la prefabricación completa en el taller de esta pieza de geometría compleja. El diseño geométrico del extremo superior y la disposición de los obenques en abanico corregido permitió un adecuado esquema de espaciamiento de los anclajes superiores, que facilitó el montaje y las potenciales tareas de mantenimiento o reemplazo de obenques. 38

   Pilas de retención El sistema de apoyos y vínculos del puente se completa con la instalación de una pila de retención ubicada en ambos extremos del puente principal y una pila de retención intermedia ubicada aproximadamente en el centro de ambos tramos laterales del puente. La pila de retención extrema esta constituida por dos columnas principales ubicadas en los extremos de la pila, de sección circunvalar de 1.10 m de diámetro, con dos tabiques intermedios de 1.20 m de ancho y 0.40 m de espesor y una viga travesaño superior de sección rectangular de 0.60 m de ancho y una altura de 1.20 m. Los obenques de retención tienen su anclaje en el eje de esta pila, y transfieren su carga. a la fundación mediante un grupo de tensores verticales de acero especial de alta resistencia. La pila de retención intermedia está constituida por un pórtico transversal formado por dos pilotes-columnas de 1.20/1.10 m de diámetro, vinculados a nivel superior por una viga cabecera de sección rectangular de 0.60 m de ancho y una altura de 1.20 m, e inmediatamente por debajo del nivel del cauce por una viga riostra de igual sección. La componente vertical de los obenques de retención correspondientes a esta pila se transmite a la fundación mediante un par de tensores verticales de acero especial de alta resistencia ubicados en el centro de las columnas.    Tablero La estructura del tablero del puente principal está constituida por un conjunto de vigas transversales espaciadas cada 11.0 m, de sección doble te invertida, con un ala inferior de 1.20 m de ancho por 0.30 m de altura, y un alma de altura variable de 1.87 m a 2.09 m, que tiene adosado en sus extremos los bloques de anclajes de los obenques con una escotadura donde se conectan con hormigón de segunda etapa las dos vigas principales longitudinales de sección cajón, de 1.80 m de altura total, formada por una sección tipo U premoldeada de 1.20 m de ancho y 1.57 m de altura y una losa superior de espesor variable de 0.20 m a 0.23 m. Además, sobre la viga transversal se apoyan un conjunto de cinco vigas secundarias de sección doble te de 0.78 m de altura con una losa superior de 0.16 m de espesor mínimo que completan el tablero del puente. Se 39

mantiene la pendiente transversal del tablero del 2 % a dos aguas, con drenajes convenientemente dispuestos sobre la calzada y veredas del puente. La terminación superficial de la calzada se realiza mediante una carpeta asfáltica de un espesor mínimo de 4 cm. Los obenques se anclan en forma directa sobre los bloques especiales adosados a las vigas longitudinales cuyas dimensiones son de 1.70 m de largo, 1.13 m de ancho, y 1.87 m de altura, cada uno de ellos contiene un cajetín y el tubo de encofrado con la inclinación correspondiente

a

cada

obenque.

En

la

Figura

6

se

representa

esquemáticamente la composición estructural del tablero del puente.

Figura 6: representacion esquematica de la estructura del tablero

   Obenques Los obenques son los elementos estructurales encargados de brindar apoyo elástico al tablero del puente y transferir las cargas a las pilas principales. El sistema de obenques adoptado en el puente, además de garantizar una adecuada capacidad de carga a rotura y resistencia a la fatiga, presenta un diseño especial que asegura la durabilidad y permite la intercambiabilidad de los cordones individuales que forman el obenque. Los obenques adoptados en el puente corresponden al sistema compacto SSI 2000 de VSL[3] , formado por cordones paralelos, cuyas características principales son: 40

•

Cordones paralelos de

acero

especial

individualmente

revestidos

•

(monocordón) Vaina externa de HDPE (polietileno de alta densidad) en toda la longitud

• •

libre del obenque, con sistema antivibración. Instalación del obenque cordón por cordón. Capacidad para reemplazar individualmente cada cordón.

IV. METODO O PROCESO CONSTRUCTIVO El método más utilizado para la construcción de puentes atirantados de grandes luces, sobre un curso de agua mayor o para sortear elevadas alturas en zonas montañosas o quebradas muy pronunciadas, es la técnica de avance por voladizos sucesivos, donde se ejecuta el tablero a partir de un punto o apoyo fijo, en general, un tramo inicial de tablero vinculado a la pila, a partir del cual se avanza progresivamente en la construcción del tablero, generándose estructuras parciales estabilizadas con tensores auxiliares o los propios obenques definitivos del puente. En el caso de puentes atirantados de luces medianas, en general, hasta unos 200 m de longitud, ubicados sobre cauces de agua donde es posible desviar el río o reducir la sección de escurrimiento mediante terraplenes de avance, o para emplazamientos en zonas urbanas donde es viable instalar estructuras auxiliares, es muy utilizada y conveniente la técnica de construcción del tablero completo sobre un conjunto de apoyos provisorios, o incluso sobre terraplenes de suelo que sirven de apoyo continuo al tablero. Al completar este proceso, se construyen o montan las pilas principales, y a continuación se colocan los obenques alcanzando la configuración estática final de la estructura. Luego se remueven los apoyos provisorios o los terraplenes que se utilizaron para la construcción del puente alcanzando la situación final de proyecto. El proceso constructivo del puente atirantado sobre el Río Cuarto fue desarrollado siguiendo esta última metodología. Además, la construcción de las diferentes estructuras se resolvió en mayor parte con sistemas de prefabricación, tanto para el tablero construido con componentes de hormigón pretensado, como las pilas principales resueltas con una estructura metálica fabricada en taller, ambos conceptos de fabricación con un notable desarrollo en nuestro país. 41

La construcción del puente se inició con la ejecución de las fundaciones, las cuatro pilas de retención, las pilas auxiliares de apoyo y los fustes y viga travesaño inferior de las pilas principales del puente, hasta el nivel de empalme con el tramo de pila metálico. El tablero del puente atirantado fue construido íntegramente sobre un sistema de apoyos auxiliares formado por pares de pilotes-columnas de hormigón armado. En primer término se montaron las vigas transversales, en segundo lugar las vigas longitudinales tipo “U”, las vigas secundarias tipo “I” y las prelosas del tablero. A posterior se colocaron las armaduras complementarias en los nudos y losa y se completó el hormigonado de segunda etapa. Además, durante la ejecución del tablero se ejecutaron los pretensados longitudinales y transversales conforme a proyecto, siguiendo el protocolo previsto en el diseño. Una vez completado el tablero del puente, se procedió al montaje de las pilas metálicas que fueron ensambladas en posición horizontal sobre el tablero del puente, adicionándole todos los elementos y estructuras auxiliares necesarios para el proceso de rebatimiento de la pila y para el montaje de los obenques, tales como orejetas de tiro, pasarelas, andamios, escaleras y guinches para el izaje de piezas. El verticalizado de la componente metálica de las pilas principales se realizó mediante un procedimiento de rebatimiento de la pieza sobre un par de bisagras solidarias al tramo inferior de hormigón de la pila, con un sistema especial de montaje compuesto por gatos hidráulicos, un pórtico auxiliar de volteo, cables de acero y estructuras auxiliares. Finalmente, una vez puestas las pilas en su posición definitiva, se procedió al montaje y tesado de los obenques del puente y remoción de los apoyos auxiliares, alcanzándose la configuración estática final de la estructura.

4.1.

Verificación del comportamiento del puente

42

Dada la importancia de la obra proyectada, se realizó una verificación del comportamiento de la estructura construida, mediante la realizaron de un conjunto de pruebas de carga estática y ensayos dinámicos. Los ensayos realizados en el puente atirantado fueron los siguientes: 

Prueba de carga estática con vehículos cargados ubicados en el centro de la luz principal del tablero, dividida en dos partes: una primera prueba con los vehículos cargados sobre la calzada de lado aguas abajo, y una segunda



prueba con los vehículos posicionados sobre la calzada de aguas arriba. Prueba de carga con tránsito itinerante, haciendo circular el mismo tren de carga de camiones cargados utilizados para la prueba estática, a una velocidad controlada de aproximadamente 5 km/hora, por todo el desarrollo del puente principal atirantado efectuando detenciones parciales a ¼, ½ y ¾

 

de luz del tablero. Ensayo dinámico del tablero del puente. Ensayo dinámico de vibraciones de obenques. A continuación se reportan los resultados de los pruebas de carga y su comparación con las previsiones de proyecto.

IMÁGENES DEL PROCESO CONSTRUCTIVO

43

44

45

46

GLOSARIO 47



PUENTE:

Estructura

requerida

para

atravesar

un

accidente

topográfico o un obstáculo, forma parte de una carretera o está localizado sobre o por debajo de ella. 

PONTÓN: Denominación utilizada en el Perú para referirse a puentes de longitud entre 6.00 m y 10.00 m.



LONGITUD DEL PUENTE: Distancia longitudinal entre las juntas de dilatación extremas de la superestructura para puente de un tramo. Para el caso de puente de varios tramos se tomará la longitud entre las juntas de dilatación exteriores de los tramos extremos.



LONGITUD DEL TABLERO: Es la longitud medida, en el eje longitudinal del tablero, entre los bordes extremos de la losa del tablero.



CALZADA DEL PUENTE: Es la parte de la superficie del tablero, destinada al tránsito vehicular cuyo ancho se mide en forma perpendicular al Eje Longitudinal del Puente. Se compone de un cierto número de carriles más las bermas que constituyen el de la carretera al puente.



CARRIL: Franja de la calzada destinada a la circulación de una fila de vehículos en un mismo sentido de tránsito.



ACERA O VEREDA: Parte de una vía urbana o de un puente destinada exclusivamente al tránsito de peatones.



ANCHO DEL PUENTE: Es el ancho total de la superestructura e incluye, calzadas, aceras, ciclo vías, barreras y/o barandas.



BERMA: Franja longitudinal, paralela y adyacente a la superficie de rodadura de la carretera, que sirve de confinamiento de la capa de rodadura y se utiliza como zona de seguridad para estacionamiento de vehículos en caso de emergencia.

48



JUNTA: Separación establecida entre dos partes contiguas de una obra para permitir su expansión o retracción por causas de las temperaturas ambientales



DESAGÜES: Elementos que permiten evacuar las aguas de lluvias que fluyen sobre la calzada y aceras del puente.



DISPOSITIVOS DE APOYO: Son elementos sobre los que se apoya el sistema de vigas o losas del tablero y que permite el traspaso de las cargas de la superestructura a la subestructura. Generalmente son metálicos o de elastómeros.



ANTEPROYECTO: Conjunto de estudios iniciales que hacen posible la evaluación de una solución propuesta, antes de su desarrollo definitivo.



PROYECTO: Comprende todos los estudios y documentos necesarios que hacen posible la construcción del puente. Los estudios son definitivos y realizados con información más completa y detallada que a nivel de Anteproyecto.



ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA DE PUENTES: Conjunto de estudios para obtener los datos necesarios para la elaboración de los anteproyectos y proyectos del puente. Son Estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra.



ESPECIFICACIONES GENERALES: Son aquellas instrucciones que definen las características de los materiales y los equipos a emplear, determinan los procedimientos constructivos, los métodos de control de calidad y los criterios para la aceptación o el rechazo de los materiales o de la construcción, fijan la modalidad de elaboración de las valorizaciones y el cronograma de pagos. Son válidas para las obras o para un grupo de obras del organismo contratante.



ESPECIFICACIONES PARTICULARES: Instrucciones diferentes a las especificaciones generales, debido a las condiciones especiales de un proyecto determinado; deben ser justificadas por el autor del proyecto 49

y aprobadas por el organismo contratante. Son válidas solamente para el proyecto específico.

CONCLUSIONES 

En conclusión los puentes desde su creación ha jugado un papel importante dentro de la vida del humano por le facilitado el trasladarse de un lugar a otro separados ya sea por un río u otro. Los puentes comunican, unen pueblos y hasta países trayendo desarrollo y progreso. Puente es una estructura reticular que facilita las actividades aquellas que pudieran encontrar dificultad en sortear un obstáculo natural o una vía de circulación terrestre o marítima.



En el desarrollo del presente trabajo se concluye que los puentes atirantados es aquel cuyo tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques.



El sistema estructural y método constructivo adoptado del puente atirantado permiten la ejecución de la obra sin imprevistos, alcanzándose todos los objetivos previstos en la planificación del proyecto.

50

RECOMENDACIONES 

Las recomendaciones que se tienen en consideración al momento de diseñar un puente son necesarias debido a la importancia que estas implican. Los puentes son el componente más vulnerable de una carretera y, aplicando una metáfora, una cadena no está más fuerte que su eslabón más débil; los puentes frecuentemente son los elementos que influyen en que la continuidad del servicio de transporte se efectúe en forma permanente y segura, favoreciendo en general un apropiado funcionamiento del Sistema Nacional de Carreteras del país.



Los puentes atirantados son los de mejor diseño y son los que mejor se adaptan a topografías agrestes y pronunciadas, no existe razón alguna para que en el Perú no se evalué la posibilidad de plantear uno de estos y ubicarla en una zona estratégica con el fin de potenciar el desarrollo de los diferentes factores como el turismo, el comercio, etc.

FUENTES DE INFORMACION 51

BIBLIOGRAFICAS 

MANUAL DE DISEÑO DE PUENTES (Autor: Ministerio de transportes y comunicaciones)



PUENTES(I) EVOLUCIÓN-TIPOLOGIA-CALCULO-CONSTRUCCION (Autor: Carlos Jurado Cabañes)



PUENTES Y SUS CONSTRUCCIONES (Autor: David B. Steinman y Sara Ruth Watson)



ANÁLISIS Y DISEÑO DE PUENTES ATIRANTADOS



Gerbaudo, C., Pinto, F., Prato, C. y Huerta, P. (2008) “Verificación experimental del comportamiento de pilotes para un puente atirantado en etapa de diseño y construcción”, XX Jornadas de Asociación de Ingenieros Estructurales, Bs.As., Argentina.



Reese, L C. y O’Neill, M. W. (1988) “Drilled Shafts: Construction Procedures and Design Methods,” U.S. Department of Transportation, FHWA-HI-88-042, Dallas, TX, EEUU.



VSL International Ltd., www.vsl.com.

52