informe proyecto hormigon pretensado y elementos finitos final
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HORMIGON PRETENSADO – ELEMENTOS FINITOS
ESCUELA MILITAR DE INGENIERIA “Mcal. Antonio José de Sucre” Unidad Académica Cochabamba BOLIVIA
CAPITULO I
DESCRIPCIÓN
1.- Introducción.
El presente proyecto, consiste en la construcción de un vehicular con vigas de
hormigón postensado tipo BPR en dos tramos con una longitud total de 20
mts. y un ancho de calzada de 7 mts., esta consta de dos fases la
subestructura y la superestructura, en la primera se construirá los estribos. Y
en la segunda dos diafragmas de equilibrio, losa de circulación, aceras.,
bordillos, postes y pasamanos de hormigón armado y la conformación de
accesos y obras de protección.
2.- Antecedentes.
Son antecedentes del presente trabajo:
a) El estudio topográfico de la carretera principal en el Municipio de Vinto
realizado por la Empresa Consultora L & L Ingeniería S.R.L, en el año
2007.
b) Los estudios para solucionar el problema de transporte urbano y
mejorar la circulación vehicular de la zona urbana, realizado por el
Gobierno Municipal de Vinto, mediante la Dirección de Planificación.
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c) El Plan maestro de vialidad y transporte del Municipio de Vinto del
Departamento de Cochabamba, realizado por la empresa “CON CIVIL
S.R.L.” el año 1993.
3.- Ubicación geográfica.
El Proyecto consiste en la construcción de un puente postensado, para hacer
una mejor descripción del mismo es dividido en los siguientes acápites
correspondientes:
3.1.- Características físicas.
3.1.1.- Ubicación.
Nombre de la población : Vinto
Nombre del municipio : Vinto
Provincia : Quillacollo
Departamento : Cochabamba
Altitud : 2557 m.s.n.m.
El Rio Kora 2 se encuentra en la población de Vinto, que se encuentra
asentada en la Provincia Quillacollo del Departamento de Cochabamba,
perteneciendo al Municipio de Vinto, el proyecto de construcción del Puente
postensado, se encuentra en la zona 19, al Este de la Honorable Alcaldía
Municipal de Vinto, en las coordenadas Geodésicas 17º 24’ 24.07’’ S 66º 19’
51.13’’ O con una elevación aproximada de 2557 m. s. n. m.
Esta área se caracteriza por ser una región relativamente plana, con una
pequeña inclinación por encontrarse en las faldas de la cadena montañosa,
siendo el comercio una de las principales actividades que realizan los
habitantes de esta zona.
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FOTOGRAFIA AEREA DE LA ZONA
CAPTURA DE PANTALLA DEL PROGRAMA GOOGLE HEART QUE NOS MUESTRA LA UBICACIÓN DEL RIO KORA 2
Fuente Google Earth
3.1.2.- Vías de comunicación.
La localidad de Vinto donde se realizara la construcción del puente
postensado cuenta con la vía de transporte completamente asfaltada,
conformando una red vial que comunica a los departamentos de La Paz,
Cochabamba y Oruro.
3.1.3.- Topografía.
La Localidad de Vinto por encontrarse situada en la zona de los valles
presenta un relieve topográfico semi ondulado con una ligera inclinación por
encontrarse en las faldas de la cadena montañosa.
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3.1.4.- Clima.
La Localidad de Vinto se caracteriza por contar con un clima templado, se
tiene que la precipitación anual promedio según, el Servicio Nacional de
Meteorología é Hidrología de 35 – 40 mm. Siendo la temperatura máxima de
22º C, una mínima de 10° C y la temperatura media anual de 19° C.
3.1.5.- Hidrografía.
El Rio Kora 2 es el obstáculo a sortear el cual tiene un recorrido en la mayor
parte de la provincia, siendo muy caudaloso en época de lluvias,
paralelamente cuenta con ríos subterráneos por lo que el nivel freático es
aproximadamente a los 1,80 metros.
3.1.6.- Servicios básicos domiciliarios.
La población de Vinto cuenta con los siguientes servicios básicos
domiciliarios:
- Agua potable (casi constante).
- Energía eléctrica (constante).
- Sistema de Alcantarillado sanitario y pluvial.
- Comunicaciones:
- Correos.
- Teléfonos.
- Radio.
- Internet
3.2.- Condiciones del terreno
Es necesaria obtener datos sobre:
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- La profundidad de la capa freática.
- Las diferentes capas del terreno conociendo su inclinación, espesor y
características mecánicas (compresión simple, ensayo triaxial, etc.) y
químicas (sulfatos, carbonatos, etc.).
- Muestras del suelo para conocer otras características mecánicas y la
capacidad de asientos sobre suelos inalterados.
3.2.- Capacidad Portante.
Para el cálculo de las fundaciones, se debe considerar una capacidad de
carga admisible del suelo igual a:
La cota de fundación es de 1.70 metros de profundidad.
3.3.- Tipo de terreno.
El subsuelo esta conformado por arcillas limosas color marrón oscuro con
materia orgánica, hasta la profundidad de 3.66 metros el suelo es de
consistencia blanda, a partir de este nivel la resistencia del suelo va
aumentando.
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CAPITULO II
ESTUDIO DE TRÁFICO
1.- Introducción.
Para conocer las características del tráfico es necesario realizar medidas y
estudios en las carreteras existentes. Los datos obtenidos se utilizan como
base para el planeamiento y explotación de las redes viarias, como también
en la aplicación de regulaciones de tráfico y la investigación de los diferentes
elementos de la carretera en la circulación de vehículos. Existen técnicas para
la realización de estos estudios que, basándose en experiencias anteriores,
permiten la obtención de datos suficientemente seguros con un costo mínimo.
Las principales características del tráfico son: las intensidades de circulación,
las velocidades, y los tiempos de recorrido de los vehículos, el origen, destino
y objeto de los viajes, los accidentes, etc.
El Ministerio de Transporte ha considerado pertinente mantener una
evaluación de la actividad a través de la realización de encuestas origen y
destino, articulo transportado, tipo se combustible y motivo de viaje,
directamente a vehículos de transporte de carga por carretera en el territorio
nacional. Se aplica a los conductores de los vehículos.
Los estudios de volúmenes de tránsito se realizan siempre que se desea
conocer el número de vehículos que pasan por un punto dado. Estos
estudios varían desde los muy amplios en un sistema de caminos hasta
recuentos en lugares específicos tales como puentes, túneles o
intersecciones. Las razones para efectuar estos recuentos son tan variadas
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como los lugares en donde se realizan. Los aforos se realizan para
determinar la composición y volumen de transito en un sistema de carreteras
para determinar el número de vehículos que viajan en cierta zona o a través
de ella; para evaluar índices de accidentes; para servir como base en la
clasificación de caminos; como datos útiles para la planeación de rutas y
determinación de proyectos geométricos; para proyectar sistemas de control
de tránsito; para elaborar programas de conservación; para establecer
prioridades de construcción; para determinar el tránsito futuro y muchas otras
aplicaciones.
En el caso de los proyectos de carreteras las acciones se dirigen a la
recolección de la información existente, pasada y actual con el fin de
determinar entre otros los volúmenes de tráfico, las características de los
flujos vehiculares, velocidades etc.
El estudio de tráfico involucra también tareas de recolección de información
existente y trabajos de campo, estos últimos comprenden actividades como
aforos volumétricos y encuestas Origen – Destino. Una tarea posterior se
ocupa del trabajo de gabinete donde se efectúa el procesamiento de la
información recabada.
Los resultados se traducen en la determinación de la proyección del
Transporte Promedio Diario Anual para el periodo de diseño del proyecto, la
determinación de los volúmenes y productos transportados, tipos de vehículos
que circulan y otros.
2.- Generalidades.
3.- Clasificación de caminos (ABC).
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Las características técnicas que pueden presentar las carreteras son muy
diversas, lo que demandaría un conjunto especifico de patrones de diseño
para una, debidamente ajustado a las peculiaridades de cada situación. Si
bien esta sería una concepción ideal, existe imposibilidad práctica para
atenderla, que aliada a la conveniencia de una cierta uniformidad y
normalización de dichas características técnicas que recomiendan el
agrupamiento de las carreteras en determinadas categorías de diseño.
La aplicación de lo anterior, permite definir las características técnicas de una
carretera encuadrándola dentro de alguna de las categorías de diseño que se
establecen más adelante. Sin embargo, no debe descartarse que en casos
particulares puedan adoptarse patrones de diseño específicos, ni tampoco que
la ubicación de un tramo de carretera dentro de una determinada categoría de
diseño responda a una decisión política o ala de los organismos técnicos
componentes del ámbito nacional.
Por lo tanto, la clasificación que se establece tiene por finalidad orientar y
ordenar el trabajo del diseño geométrico, y responde a una clasificación de
tipo técnico, tomando como criterios de definición al tránsito y a la función del
tramo de carreteras.
Además, tiene especialmente en cuenta: que la definición de las
características óptimas de una carretera surgen de un estudio de factibilidad
técnico económica, donde se evalúen todos los factores intervinientes
inclusive que su realización no siempre es practicable.
Esta clasificación recomienda rangos de velocidades directrices, cuyos límites
son mínimos o máximos, y donde la elección de la velocidad especifica del
caso depende de la topográfica sobre la cual se desarrolla el trazado.
Los valores de transito medio diario anual (TMDA) y la relación entre el
volumen horario de diseño (VHD) y los niveles de servi8cio que se especificas,
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son indicativos y correspondan al año 10”, posterior a la habilitación de la
carretera. La adopción de este horizonte se debe a las dificultades que
presenta la proyección de tráficos con aceptable confiabilidad mas allá de los
15 años ( 5 años para el planeamiento, proyecto de ingeniería y construcción,
mas 10 años de operación) Tales dificultades se originan a en la diferentes e
imprecisas variables intervinientes, especialmente en los países en vías de
desarrollo, con son las tasa de crecimiento económico de las diversas
regiones, el aumento del índice de motorización, las disponibilidades
energéticas y su efecto sobre el transito, etc.
3.1.- Categorías de diseño
Las categorías de diseño recomendadas para el nuevo trazado de carreteras
rurales, se encuentran resumidas en el siguiente cuadro las cuales presentan
las siguientes características:
CATEGORIA CARACTERISTICAS CRITERIOS DE CLASIFICACIONVELOCIDADES DIRECTRCES
(km/h) Doble calzada. TDM mayor de 15000
0Dos o más carriles por dirección
VHD corresponde a nivel de servicio C 120 - 80
Control total de acceso Función de total prioridad Doble calzada. TMDA mayor de 500
I.ADos o más carriles por dirección
VHD corresponde a nivel de servicio C o superior 120 -70
Control parcial de acceso Función más importante movilidad Calzada simple TDMA mayor de 1500
I.B Dos carrilesVHD corresponde a nivel de servicio igual o 120 - 70
Control parcial de acceso superior al C o D II Calzada simple TDMA mayor de 700 100 - 50 Dos carriles
III Calzada simple TDMA mayor de 300 80 - 40 Dos carriles
IV Calzada simple TDMA mayor de 200 80 - 30 Dos carriles
CATEGORIA 0.- Corresponde a una autopista con control total de acceso;
este tipo de control significa que está prohibida el acceso directo de la
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propiedad colindante, y que este como así también el acceso a otras
carreteras, solo puede hacerse a través de las conexiones de los
intercambiadores o enlaces, es la carretera de más elevado patrón de diseño.
Debido a su elevado costo, el encuadramiento de un tramo de carretera dentro
de esta categoría exige cuidadosos estudios y una inevitable decisión política
de las autoridades competentes.
Los criterios que puedan fundamentar su elección, entre otros, son los
siguientes:
- Cuando la función absolutamente preponderante a la carretera fuera
atender a una demanda de transito pasante por la región atravesada
(función movilidad), frente a la función de atender al tránsito local y a
las propiedades adyacentes (Función accesibilidad), que se supone es
resuelta por otras vías.
- Cuando la interferencia reciproca entre las actividades humanas de las
propiedades colindantes o áreas vecinas a la zona de caminos de las
propiedades colindantes.
- Cuando los volúmenes de transito fueren lo suficientemente elevados
como para justificar los costos y otras condiciones inherentes a la
implantación de carreteras de este patrón de diseño y no pudieren
desarrollarse satisfactoriamente con vías de una categoría inferior.
CATEGORIA I.A.- Corresponde a una carretera de doble calzada control
parcial de acceso. Este tipo de control significa que se pueden permitir
algunas intersecciones a nivel y conexiones directas con la propiedad
colindante. Su necesidad se presenta cuando los volúmenes de transito
futuros ocasionarían en una carretera de calzada de transito futuros
ocasionarían una carretera de calzada simple niveles de servicio, en
correspondencia van el VD, inferiores al C (en terrenos llanos o
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medianamente ondulados) o al D (en terrenos ondulados o montañosos o en
tramos urbanos); siendo además su función más importante la de servir al
tránsito de paso (Función movilidad). En el caso de regiones montañosas es
recomendable que antes, de encuadrar al tramo de carretearen esta
categoría, se realice un análisis técnico-económico de la posible mejoría del
nivel de servicio que puede proporcionar la opción de carriles adicionales de
subida y una carretera de calzada simple.
CATEGORIA I.B.- Corresponde a una carretera de elevado patrón de diseño,
con requerimientos, por parte de las demandas similares a los de la categoría
I.A pero que pueden ser satisfechos con una calzada simple de dos carriles. A
título indicativo, esta categoría podrá corresponder a aquellas carreteras con
TMDA superior a 1500 vehículos/día a los 10 años de habilitada y puedan
satisfacer el VHD de este momento con un nivel de servicio igual o superior al
C o D, según las características del terreno.
CATEGORIA II.- Corresponde a una carretera que, a los 10 años de
habilitada, presente volúmenes de transito (TMDA) superiores a los 700
vehículos/día, con calzada simple de dos carriles y cuyas características de
diseño geométrico permitan asegurar una carga de servicio equivalente o
superior equivalente i superior a los niveles C o D según las características de
terreno.
CATEGORIA III.- Con similares consideraciones que la categoría anterior,
poseyendo un diseño adecuado a tránsitos (TMDA) mayor a 300 vehículos, a
los 10 años de habilitado, pero de características a la carretera dentro de la
categoría II.
CATEGORIA IV.- Corresponde a la mínima categoría de la clasificación, en la
que se encuadran todos aquellos caminos que presentarían en su habilitación-
transito (TMDA) menores de 200 vehículos. Son en general, carreteras que
se construyeron para satisfacer vinculaciones donde el tráfico aun no se ha
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desarrollado suficientemente o bien so simplemente vías locales donde la
función primordial es el acceso a la propiedad.
Considerando lo anterior, la carretera del proyecto en cuestión corresponde a
la CATEGORIA IB.
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4.- Área de influencia (Aforo).
5.- Niveles de Servicio.
6.- Proyección del volumen de tráfico.
7.- Características de vehículos.
De acuerdo al siguiente cuadro proporcionado por la Administradora Boliviana
de Carreteras.
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Como se puede observar en el cuadro anterior, existen cuatro grupos básicos
de vehículos, que serán adoptados en caso conforme a las características
predominantes del tránsito:
VP = Vehículos livianos, operativamente asimilables a automóviles, pick-ups,
furgones y similares.
CO = Vehículos comerciales rígidos, compuestos de unidades tractoras
simples; abarcan a los camiones y ómnibus comerciales, normalmente de 2
ejes y 6 ruedas.
O = Ómnibus de mayores dimensiones, empleado generalmente para larga
distancia y turismo; sirven también de referencia para considerar la existencia
de camiones rígidos de mayor longitud que los CO y que pueden contar con 3
ejes.
SR = Vehículo comercial articulado, compuesto normalmente de unidad
tractora y un semirremolque de dos ejes.
Si bien, el vehículo mas registrado son los Automóviles, Vagonetas, Jeep, se
recomienda como vehículo tipo en el puente sobre el rió “Huayculli”,
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clasificado por el ex - Servicio Nacional de Caminos como del tipo CO con las
características mostradas en el cuadro 2 y un peso bruto promedio en
toneladas de 6 a 14 tn (incluye el peso del vehículo y su capacidad de carga),
por ser este tipo el que circula por todo el tramo en estudio.
CLASIFICACIÓN VEHICULAR ADOPTADA
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COD DESCRIPCIÓN DE LOS TIPOS DE VEHÍCULOS ASIENTOS CAPACIDAD QQ
1Automóviles, Vagonetas y Jeep
5
2 Camionetas (hasta 2 Tn.) 3 a 5
3Minibuses (hasta 15 pasajeros)
10 a 15
4 Microbuses (dos ejes) 25
B2 Buses Medianos (dos ejes) 45
B3Buses Grandes (dos o más ejes)
55
CM2Camiones Medianos (dos ejes)
60-120 QQ
C2Camiones Grandes (dos ejes)
200-250 QQ
C3Camiones Grandes (mas de dos ejes)
300-350 QQ
T-S Camiones Semirremolque 500-550 QQ
C-R Camiones Remolque 600-700 QQ
12 Otros Vehículos
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CAPITULO III
GEOTÉCNIA
1.- Introducción.
2.- Ensayos de laboratorio.
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CAPITULO IV
ESTUDIO HIDROLÓGICO
1.- Nivel máximo aguas extraordinarias.
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CAPITULO V
TOPOGRAFÍA
1.- Emplazamiento.
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CAPITULO VI
PUENTE
1.- Definición.
2.- Tipo de Puentes (Partes).
3.- Cimentaciones.
4.- Materiales.
5.- Postensado.
6.- Cargas de Diseño.
7.- Estribos.
8.- Consideraciones de diseño.
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CAPITULO VII
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS
1.- Costo de la Obra.
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CAPITULO VIII
REFERENCIAS
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CAPITULO I
DATOS TENSIONES DEL PROYECTO
1.- Geometría.
2.- Hormigón Armado.
3.- Hormigón Postensado.
4.- Camión tipo.
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CAPITULO II
DIMENSIONAMIENTO DEL PUENTE
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1.- Determinación distancia entre vigas.
2.- Dimensionamiento de los elementos.
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CAPITULO III
DETERMINACIÓN DE LOS MOMENTOS Y CORTANTES
1.- PP.
2.- Losa Húmeda.
3.- Diafragma.
4.- Capa de rodadura.
5.- Carga viva.
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HORMIGON PRETENSADO – ELEMENTOS FINITOS
6.- Impacto.
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CAPITULO IV
PROPIEDADES DE LA SECCIÓN COMPUESTA Y LA VIGA BPR
1.- Inercia de la sección compuesta.
2.- Modulo resistente de la sección compuesta.
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CAPITULO V
DISEÑO DE LA VIGA
1.- Preesfuerzo y excentricidad.
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HORMIGON PRETENSADO – ELEMENTOS FINITOS
2.- Numero de cargas.
3.- Verificaciones superior e inferior.
4- Posición de las vainas.
5.- Perdidas.
6.- Verificación a la cortante.
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CAPITULO VI
DISEÑO DEL DIAFRAGMA
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HORMIGON PRETENSADO – ELEMENTOS FINITOS
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CAPITULO IX
PLANOS CONSTRUCTIVOS
Los Planos de la Construcción de la vivienda de cinco niveles son presentados como el Anexo “A”.
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CAPITULO X
MODELACIÓN
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