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INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDURevisión y Actualización Sísmica de Cuatro Puentes Vebiculares.

Grupo 4, en Santa Fe de Bogotá D.C.

INFORME FINAL DEREVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN SÍSMICA

JUNIO DE 2000

5. ESTUDIODE SUELOS

5.1 INTRODUCCIÓN

En el presente capitulo se presentan los resultados del estudio de suelos realizado para lospuentes localizados en la zona de Puente Aranda, en la ciudad de Santa Fe de Bogotá, comoparte de los estudios de Revisión y Actualización Sísmica.

5.2 ALCANCE

El estudio tiene como alcances la ejecución de trabajos de campo y laboratorio paraestablecer el perfil general del subsuelo y las características geomecánicas de los diferentesestratos que lo conforman.

En la Figura 5.1, se presenta la localización de los seis ~ondeos realizados para laextracción de muestras inalteradas con el fin de realizar el estudio geotécnico respectivopara la Revisión y Actualización Sísmica respectiva.

Para cada sondeo se tomaron seis muestras, a las cuales se le realizaron ensayos in-situ,tales como: Descripción visual, Lfmites de Atterberg, Compresión inconfinada, Humedadnatural, un ensayo de Corte Directo y Consolidación por sondeo.

5.3 INVESTIGACIÓNDELSUBSUELO

5.3.1 Exploración

El programa de exploración incluyó la ejecución de seis sondeos localizados en las pilas delos puentes y ejecutados con equipo de percusión y lavado y llevados hasta 20 m deprofundidad.

Para determinar parámetros de resistencia del suelo "in situ", se realizaron ensayos dePenetración Estándar (SPT) sobre estratos Cohesivos de consistencia media a firme y sobresuelos granulares, con la toma simultánea de muestras alteradas con el tubo partido 'splítspoo~'; sobre los suelos cohesivos de consistencia blanda o muy blanda se tomaronmuestras inalteradas con el tubo de pared delgada "shelby".

CONSORCIO CONCOMO L1DA - PABLO ENRIQUEZ MEZA.

71

o\l"~"'~OINSTITUTO DE DESARROLLOURBANO-IDU ~v.",O\\J '61',· INFORME FINALDE ,Revisión y Actualización Sísmica de Cuatro Puentes Vehiculares~t ~~ ~e~~ION y ACTUALIZACIÓN SISMICAGrupo 4, en Santa Fe de Bogotá D.C. J~\~\l~O~ pO~ JUNIO DE 2000

\t1 ttO ti .Cet\

El perfil estratigráfico de cada punto de exploración con los resultados de los ensayosrealizados se presenta en los formatos respectivos. Véase Tabla 5.1 a 5.6.

5.3.2 Ensayosde Laboratorio

Tanto en campo como en el laboratorio se hizo una descripción visual de todas las muestrasobtenidas. Dependiendo del tipo de muestra y de suelo, se realizaron los siguientesensayos:

• Ensayos para determinar contenido de-humedad natural.

• Peso unitario.

• Ensayos de clasificación: Límites líquido y plástico, granulometria por tamizado.

• Ensayos para determinar resistencia a la compresión (qu) de los suelos cohesivos yconsolidaciones para evaluar parámetros de asentamientos, de igual forma en los estratosarenosos se realizaron ensayos de corte directo para conocer el ángulo de fricción internodel suelo.

En los perfiles estratigráficos de cada sondeo, se indican los resultados de los ensayos de.campo y laboratorio.

En las Tablas 5.1 a 5.6, se presentalos registros estratigráficos de cada uno de los sondeos,además se presentan los resultados de los ensayos de limites, humedad, los valores deresistencia del suelo a diferentes profundidades.

En el Anexo 4, se incluyen los registros de los ensayos de clasificación realizados sobre lasmuestras, así como los resultados de ensayos de compresión inconfinada, consolidación ycortes directos,

5.4 CARACTERIZACIÓNGEOTÉCNICA

5.4.1 PerfilesEstratigráficos

En el sondeo No. 1, se encuentra un relleno conformado por escombros en una matrizarcillosa hasta una profundidad de 1.60 metros. De ahí en adelante se encuentra una arenaarcillosa con intercalaciones limosas (bien densa hasta una profundidad de 5.60 metros,presentando un Límite Líquido del orden del 35%, Desde esta profundidad hasta llegar alos 20 metros en la perforación, se encontró una arcilla limosa de consistencia blanda amoderada de alta plasticidad con humedades del orden del 45% y Límites Líquidos delorden 70%.

CONSORCIO CONCOMO LTDA - PABLO ENRIQUEZ MEZA

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Grupo 4, al Santa Fe de Bogotá D.C.


JUNIO DE 2000

Se encontró el Nivel Freático a una profundidad de 3.00 metros.

En el sondeo No. 2, desde la superficie hasta una profundidad de 2.00 metros se encuentraun relleno de escombros en una matriz arcillosa. A continuación se encuentra unaintercalación de arcilla limosa en un espesor de 0.90 metros de consistencia blanda,presentando una humedad del 24%. Seguidamente se presentó una arena limosamedianamente densa con humedades del orden del 20% y Límites Líquidos del orden del25% hasta una profundidad de 6.60 metros. De aquí en adelante hasta los 20.00 metros deprofundidad se encuentra una arcilla limosa de alta plasticidad, de humedades altas quevarían desde el 50 hasta el 80f/o y Límites Líquidos que varían desde 62 hasta 98%.

El Nivel Freático se encontró a los 2.90 metros de profundidad.

En el sondeo NO. 3, hasta una profundidad de 3.00 metros se encontró un relleno deescombros en una matriz arcillosa. Seguidamente se encuentra una arcilla limosa de altahumedad y plasticidad hasta una profundidad de 4.86 metros. Posteriormente se encuentraun limo arcilloso hasta una profundidad de 8.50 metros con Límite Liquido del 68%.Luego se encuentra en un espesor de 1.00 metro una arcilla de buena consistencia ymoderada plasticidad. A partir de allí hasta los 11,40 metros de profundidad se encuentrauna arena limosa de color habano sin plasticidad. Posteriormente hasta una profundidad de19.50 metros se encuentra una arcilla limosa de alta plasticidad y consistencia blanda conhumedades que varían del 66 al 102% y Límite Líquidos del orden del 1501%. Por últimose encuentra nuevamente una beta de arena arcillosa medianamente densa en un espesor de0.50 metros. hasta los 20.00 metros de profundidad. Se encontró la presencia del NivelFreátíco a 3.50 metros.

En el sondeo No. 4, se encontró el relleno de construcción en matriz arcillo limosa hastauna profundidad de 2.05 metros con humedad y densidad media. Luego de este relleno seencuentra una arena limosa de humedad media hasta una profundidad de 4.20 metros. Deaquí en adelante se encuentra una arcilla arenosa de baja plasticidad con humedad del ordendel 20% en un espesor de 3,45 metros. Seguidamente se encuentra arena de humedad ydensidad media hasta una profundidad de 8.00 metros. Posteriormente hasta llegar a unaprofundidad de 20.00 metros se encuentra una arcilla limosa de consistencia moderada,hasta los 14.50 metros es una arcilla de baja plasticidad, tomándose de alta plasticidad hastalos 20.00 metros con humedades que varían desde 67 hasta 98% y Límites Líquidos delorden del 1700/0. No se encontró la presencia del Nivel Fr~tico,

Sondeo No. 5, Desde la superficie hasta una profundidad de 1.50 metros se encuentra unrelleno con una humedad del 1 ,5% en una matriz areno arcillosa. Seguidamente seencuentra una intercalación de unlimo arcilloso de consistencia moderada de color café enun espesor de 0.95 metroa, A continuación de este limo se encuentra una arcilla limosa deconsistencia media con una humedad promedio del 20% y un Límite Líquido del orden del25% hasta una profundidad de 7.50 metros. Posteriormente se encuentra una beta de arena

CONSORCIO CONCOMO L1DA - PABLO ENRIQUEZ MEZA

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INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO- IOURevisión y Actualización Sísmica de Cuatro Puentes Vehieulares.



JUNIO DE 2000

limosa medianamente densa hasta los 10.00 metros de profundidad. Por último seencuentra una arcilla de alta plasticidad y consistencia blanda con humedades superiores al500/0 y Límites Líquidos mayores al 90% hasta una profundidad de 19.00 metros;encontrado en un espesor de 1.00 metro para llegar hasta la profundidad de 20.00 metrosuna arena arcillosa con humedad del 20%.

En el sondeo No. 6, se encontraron 2.00 metros de relleno en matriz areno arcillosaPosteriormente se encuentran 2.85 metros de arcilla limosa de consistencia moderada quepresenta unas humedades del orden del 20%. Seguidamente se encuentra una arena limosacon humedad del 22% de baja plasticidad y densidad media hasta una profundidad de 10.30metros. A continuación se encuentra una arcilla de alta plasticidad y consistencia moderadacon humedades que varían desde 35% hasta el 85% y Límites Líquidos del orden del 110%hasta una profundidad de 20.00 metros. No se encontró la presencia del Nivel Freático.

En el Anexo 2, se presentan los perfiles longitudinales de cada de los cuatro puentes enestudio de acuerdo con el levantamiento topográfico realizado, además en dichos perfilesfuera de mostrar la geometría del puente se presentan los registros litológicos obtenidos encada sondeo y su respectiva clasificación.

5.4.2 Perfil Estratigráfico y Características Geomecánicas Promedio

El perfil del subsuelo está conformado por suelos típicos de los depósitos lacustres de laSabana, en donde predominan los suelos arcillosos de alta plasticidad, consistencia media abaja y humedad alta, con intercalaciones de capas arenosas.

En este sector se encuentra un relleno heterogéneo que cubre todo el sector conformado porsobrantes de excavación con materiales del sitio, escombros y recebos, hasta unaprofundidad promedio de 2.0 m.

Continua una secuencia de intercalaciones de arenas arcillosas de densidad media y arcillasarenosas de baja plasticidad y consistencia media" en ocasiones con intercalacionesocasionales de limos de baja plasticidad. Estas capas aparecen en la zona hasta 8.0 m deprofundidad en promedio.

El perfil continúa, hasta la profundidad explorada, con una arcilla de alta plasticidad ycompresibilidad, clasificada como CH en la USC; de consistencia media a blanda, conhumedad alta.

En la Tabla 5.1, se presentan los parámetros característicos de cada estrato.

En el Anexo 5, se presentan los resultados de los ensayos de laboratorio y los perfilesestratigráficos.


74

lTDA.LABORATORIO DE INGENIERIA CIVIL

REVISION y ACTUALIZACiÓN SISMICAPUENTES SECTOR PUENTE ARAN DA

TABLAS.1PERFIL PROMEDIO CON FACTORES PROMEDIO

DescrIpción

1.80

0.30

20.0

lt qu Cu WnTon/m3 Kg/cm2 Ton/m2 %

1.85

1.65 0.35

1.50

2.0

Prof. Estrat.m0.00

IRelleno Heterogeneo

Arena Arcillosa 6Arcilla Arenosa

20.0

8.00~~MI- """ __ """~_--1~_--1I-_--t

I

20.00

Arcilla de altaplasticidad humedady compresibilidad

I

75.0

Calle 34 A NO.127 -75 Telefonos 267 89 98 - 413 37 71 - Telefax 413 44 72 - 295 30 06 - 263 49 25Santafé de Bogotá, D. C.

75

FIGURA 5.1 LOCALIZACiÓN GENERAL DE SONDEOSGEOTECNICOS

o Sondeo de tubo Shelby con recuperación de cuatro muestras en terraplén.

o Sondeo de tubo Shelby con recuperación de cuatro muestras bajo el puente.

NOTAS• Cuando el sondeo se realice para dos ramas se localizará entre las dos columnas.• Cuando el sondeo se realice para una rama se localizará lo mas cerca de la columna.• Cuando el sondeo se realice en terraplén se localizará 3 m. abajo del estribo ya 2m del

bordillo.

76

~LTD ••

SL-26EPERFIL ESTRA TIGRAFICO VERSION 01

FIGURA 5.1 99-10-12LA»Q1HOKIO D~ INl>UNlliRlf. UVIL

I TRAZABILIDAD:

OBRA : REV/SION y ACTUAL/ZAC/ON S/SMICA DE CUATRO PUENTES VEHICULARES O.T.

SECTOR : PUENTE ARANDA PERFORAClON: UNO HOJA: 1

EMPRESA: GAV/RIA y ASOCIADOS FECHA : MARZO,¡{)3/2000 OE: 2

CLASIFICACION INOICE LIMITES ATTERBERO ORADACION .,I:! RESISTeNCIA kg/cm%

PROF. SIMBOLO OESCRlPCION DEL MAteRIALwn.

m uses AASHTODE % I..L. I..P. I.P. GRAVAS ARENAS FINOS gJcc R.P.\. N

GRUPO % % % % % %qu

0.00 ~RELLENO. ESCOMBROS EN MATRIZ ARCILLOSA

.. ~.:-é DE HUMEDAD Y DENSlDAD MEDIA

~~s-s rt~~ 25.0 1.86 41r::.~t::g:.··

uo. ~'

,."'l' • ARENAARCII.LOSA HA~NA GRISACEA

11 ;I!i~SC A-2-4 (O) IJ· -r. ..'DE HUMEDAD MEOIA Y BIeN ceNSA 23.0 32 21 11 0.0 67.7 32.3 1.89 >4.0 36

~ ., ·Ü CON INTERCALACIONES DE UMO HABANO,,: ~.1:: I :!i DE CONSISTENCIA FIRME

~~~ti,·· ARENA ARCILLOSA HABANA CLARA 32

se A-6 ( 4) · OE HUMEOAD MEDIA y BIEN DENSA 28.0 40 22 19 0.0 59.3 40.7 1.79 37

·· 36

5.\10 ·

~

ARCILLA ALGO UMOSA CARMELITA VERDOSA

eL A-7-6 ( 26) DE HUMEDAO MEDIA y CONSISTENCIA MaceRADA 33.0 47 22 25 0.0 3.9 96.1 1.61 0.50 0.36

ARCILLA LIMOSA HABANA GRlSACEA

eL A-7-6 (21) ~DE ALTA HUMEOAD y CONSISTENCIA BLANDA 33.0 43 23 20 0.0 2.3 97.7 2.10 0.25 0.27

CON VETAS OE ARENA FINA

CH A-7·6 ( 46)

~

46.0 67 24 42 0.0 2.5 97.5 1.92 0.25 0.34

ARCILLA UMOSA HABANA GRISACEAce ALTA PLASTICIDAD HUMEOAD

y CONSlSTENCIA BLANOA

eH A-7-S ( 26)~

47.0 52 29 22 0.0 1.5 98.5 1.89 0.50 0.37

10.70

OBSERVACIONES: NIVEL FREA nao A 3.00 METROS

R.P.I : RES/STENCIA A LA PENETRAC/ON /NAL !ERADA - qu: RES/S TENC/A A LA COMPRES/ON INCONF/NADA.rr: PESO UN/TARtO TOTAL - N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T. REV/SO: J.JROJAS

-.at.LTDA. FIGURA 5.1 SL-26E

PERFIL ESTRA TIGRAFICO VERS10N 01

LAUUKJ\l'UKIIJ D~ INliliN!UKIA ctvu99-10-12

I TRAZABILIDAD:

OBRA : REVISION y ACTUAUZACION SISMICA DE CUATRO PUENTES VEHICULARES O.T.

SECTOR : PUENTE ARANDA PERFORACION : UNO HOJA: 2

EMPRESA: GAVIRJA y ASOCIADOS FECHA : MARZO/03I2000 DE: 2

CLASIFICACION INDICE LIMITES ATTERBERG GAADACION 1" RESISTENCIA kfllcm~

PROF. SIMBOLO OESCRIPCION OEI. MATERIALwn.

m uses AASHTO DE % I..L. I..P. I.P. GRAVAS ARENAS FINOS g/ce R.P.I. NGRUPO % % % % % %

qu

10.70 eH A-7-S (28 ) il:! ARCILLA UMOSA HA8AHA GRISACEA 45.0 56 31 26 0.0 8.3 91.7 1.89 0.25 0,38CE ALTA PLASTICIDAD Y HUMECAP

CONSISTENCIA BLANCA

ARCILLA ALGO UMOSA HABANA GRISACEA

CH A-7-6 ( 20) DE ALTA PLASTICICAD y COMPRESlBlUDAD 46.0 62 26 38 0.0 24,2 75.8 1.75 0,25 0.35:::: ::: ::: COtíSlSTENCIA BLANDA,',

::::! :;!::; ::: :;...:.' .;.: :-:: :: :::-.;:::. :~::.~:;: ARCILLA UMOSA HABANA GRI8ACEA

CH A·7-5 (41) : CON INTERCALACIONES CE ARENA FINA 56.0 84 32 52 0.0 27.7 72.3 1.68 0.50 0.47: : :::::

y CONSISTENCIA MOCERADA

::: :::: ,',

".... :.

: :: ::.~::... ARCILLA LIMO ARENOSA HABANA GRISACEA-. ::::.:¡: :CH A·7·5 ( 55) :::: ::~;: DE ALTA HUMECAP y PLASTICIDAP 63.0 93 37 56 0.0 17.0 83,0 1.64 0.50 0.38

-:::':::':: : CONSISTENCIA MOOERAOA

20.00W:¡¡¡:llí

OBSERVACIONES:

R,P.I: RESISTENCIA A LA PENETRACION INALTERADA· qu : RESISTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADA.rr: PESO UNITARIO TOTAL· N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P,T. REVISO: J.JROJAS

~LTD ••LABOUTORIO 08 INGBNIHiIA CIVIL

FIGURA 5.2 PERFIL ESTRA TIGRAFICOSL-26E

VERSION0199-10-12

: REV/StON y ACTUllj J7~"'Jn/l1 SISMICA DE CUATRO PUENTES V&:J.IJf":IIJ 11f:U::.<;OBRAPUENTE ARANDA PERFORAC/ON:---------------------------------------GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA :

DOS

o.Y.HOJA: 1-----1DE: 2IElifPRJ!!'SA :

1""PROF.I--....,.---lm

INOICE

( 3S)

DESCRlPCIONDELMATERIAL

" ••, I t:t<tlt:KU

'"

GRAOACIONwn.% L.L.

%L.P. I.P.% %

IG'~\i'ASII ••••eMA •• FINOS%

l'

g/ce R.P." qu N

0.00

2.00

2.90

Deuses AASHTO GRUPO

SIM80LO

CH

SC

SM-SC

eH

10.00

OBSERVACIONes:

A-7-S

A-4

A-4

A-7-S

(4)

RELLENO - ESCOMBROS DE CONSTRUCCIO

EN MATRIZ ARCll.lO UMOSA ALOO ARENOSA

DI! HUMeDAD V DENSIDAD MEDIA

ARCII.LA UM08A HABANA GRI8ACEA

HUMEDAD MODERADA V CONSISTENCIA MEDIA

ARENA ARCILLO UMOSA CARMEUTA GRISACEA

DE ALTA HUMEDAD V SUELTA

ARENA UMO ARCILLOSA CAFlMEl.lTA GRISACEA

DE HUEMADAD ALTA V MEDAlANAMENTE DENSA

ARCILLA ALGO LIMOSA HABANA GR18ACEA

DE ALTA HUMEDAD Y COMPRESIBILIDAD

CONSISTENCIA BLANDA

APARlECE lEL NlVlEL FREA TICO A 2.90 METROS

R.P./; RlESISTlENCIA A LA PENfETRAC/ON INAL TlERADA - qu : RlESISTE.NCIA A LA COMPRlES/ON INCONFINADA.

17,' PESO UNITARIO TOTAL - N; NUMlERO OlE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P. T.

(2)

(48)

26.0

24.0

23.0

19.0

63.0

64

26

22

72

33

16

16

31

31

8

6

41

0.0

0.0

0.0

0.0

8.0

43.6

53.2

1.4

92.0

56.4

46.6

98.6

1.90

1.76

1,81

1.87

0.50

0.50

0.58

0.35

a

9

12

REVISO: J.JROJAS

18.50

eH

FIGURA 5.2 PERFIL ESTRA TIGRAFICO

eH A-7-S

A-7-S

OBSERVACIONES:

ARCILLA LIMOSA HABANA GRISACEA

VETAS VERADES, DI! ALTA COMPRE8IIIIUDAD,

HUMEDAD y PLASTICIDAD

CONSISTENCIA BLANDA

ARCILLA LIMOSA GRIS VERDOSA

CE ALTA PALSTlCIDAD y COMPftE8lBlUDAD

CONSISTENCIA BLANDA

SL- 26EVERSION01

99-10-12

99

80.0 111

77.0

38

39

73

60

0.0

R.P.I: RESISTENCIA A LA PENETRACION INAL TERADA • qu: RESiSTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADA.

rr: PESO UNfTARIO TOTAL - N: NUMERO DE GO/.PES CON EL ENSA YODE S.P.1:

0.0

PERFOFlAClON :

GAV1RIA y ASOCIADOS FECHA

y1PROF. DESCRIPCION DEL MATERIAL

wn,m uses AASHTO

% FINOS g/ce R.P.I, N%

qu

CH A-7-S (41 ) ARCILLA LIMOSA HADAMA GR18AC!!A 53,0 62 27 35 0.0 2,9 97.1 1.89 0,25 0.34DE ALTA HUMEDAD PLASTICIDAD

Y CONSISTENCIA Bl.ANDA

eH A·7·5 (75) ARCILLA UMOSA HABANA GRISACEA 73.0 98 32 66 0,0 3,0 97,0 1.76 0,25 0.32VETAS VERDES, DI! ALTA HUMEDAD

COMPRESlBlUOAD y CONSISTENCIA BLANDA

3.5 0.25 0.3596.5 1.68

2.2 97.8

REVISO: J.JROJAS

-.a¡.LT ... SL-26E

FIGURA 5.3 PERFIL ESTRA TIGRAFICO VERS!ON 01

LAUURAl'OUO IJU INUUNIUKIJ\ uvu 99-10-12

I TRAZASILlDAD:OBRA : REV/S/ON y ACTUALJZAC/ON S/SMICA DE CUATRO PUENTES VEHICULARES O.T.

SECTOR : PUENTE ARANDA PERFORAClON: TRES HOJA: 1

EMPRESA: GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA : MARZOlO3I2OCO DE: 2

CLASIFICACION INOICE LIMITESATTERBERG GRAOACION y¡; RESISTENCIA kglcm2

PROF. SIMBOI.O OESCRlPCION OEL MATERIAl. wn.m USCS AASHTO DE % I..L. I..P. I.P. GRAVAS ARENAS FINOS g/ce R.P.I. N

GRUPO % % % % % %qu

0.00~'11~~:' RELleNO. ESCOMBROS DE CONSTRUCCION

(~~~ EN MATRIZ ARENO ARClU.OSA 28.0 12MEaANAMENTEDENSOS

b(I.;-r·~:;:p~,.: .':t.~~/.;( "¡j' ..1;,,~~~::.::/~,....~!

3.00

~

ARCILLA ALGO UMOSA GRIS VETAS NEGRAS

. CH A·7·S (48) % DEALTA HUMEDAD Y PLASTICIDAD 40.0 74 33 41 0.0 4.7 95.3 1.89 0.25 0.22CONSISTENCIA BLANDA

4.88UNO ARCILLOSO HABANO Y OXIDADO

. MH A·7·S (41 ) DE ALTA PLASTICIDAD Y HUMEOADA MOOERAOA 44.0 68 34 34 0.0 1.9 98.1 1.92 0.25 0.28CONSISTENCIA BLANDA

IjI/;

I ARCILLA LIMO ARENOSA HABANA GRISACEA

CL A·6 (17) DE HUMEDAD MODERADA Y CONSISTENTE 29.0 40 21 19 0.0 16.3 63.7 2.21 1.00 0.99I SE TORNA BASTANTE ARENOSACON LA PROFUNOIOAD

9.00

OBSERVACIONES: APARECE EL NIVEL FREA TUICO A 3.50 METROS

QO R.P.I: RESISTENCIA A LA PENETRACION INALTERADA· qu: RESISTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADA.~ rr: PESO UNITARIO TOTAL· N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T. REVISO: J.JROJAS

~LTD ••LAUOKAlUUO Uti IN¡;~NltiUA CI~IL

FIGURA 5.3 PERFIL ESTRATIGRAFICOSL·26E

VERSION 0199-10-12

: RE\rI~ION Y ACTI./ilIl'?/J.r-'I'\AI S/SMICA DE CUATRO PUENTES VEHICULARE!::

I TR.A7AClIIIJ'\AJ'\.

OBRA

ó::u;;••••'Vl'( : PUENTE ARANDA PERFORACION:------~----------------------------------------------------GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA :

O.T.

TRES HOJA: 2--------------------------~ ---------~IU"'.,I'\N\ ••~OOO DE; 2

PROF.m

CLASIFICACtON INDICE

DEUSCS AASHTO GRUPO

OESCRIPCION DEL MATERIALwn.%

LIMITES ATTEABERG OAADACION

L.L. L.P. I.P.% % %

G'I-RA~'ASI ' ••••••OA~ FINOS% %%

RESISTENCIA kglem2

g/CC R.P.I. qu N

8.50

11.40

14.50

19.50

SM

CH

CH

CH

SC

A-4

A·7·5

A·7·5

A·7·5

A·2·4

(O)

(73)

(79)

(100)

(O)

SIMBOLO

AReNA LIMOSA HABANA GRISACEACON HUMEDAD Y DEN8IOAD MEDIA

ARCILLA LIMOSA HABANA GRISACEADE ALTA PI.ASllCIOAD V HUMEDAD

CONSISTENCIA BLANDA

ARCILLA UMOSA CARMELITADE ALTA HUMEDAD V PLASTICIDAD

CONSISTENCIA BLANDA

ARCILLA UMOSA GRIS VERDOSADEALTA HUMEDAO V PLASTICIDAD

CONSISTENCIA BLANDA

ARENA ARCILLOSA HABANA GRISACEADE ALTA HUMEDAD Y MEDIANAMENTE DENSA

13.0

66.0

65.0 104

102.0 185

23.0

N.L

96

26

N.P

35

37

83

18

62

67

82

8

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

60.3

3.2

2.2

4.2

74.2

36.7

96.8

97.8

95.8

25.8

1.59

1.65

1.48

0.25

0.25

0.25

0.23

0.26

0.32

13

102MO

OBSERVACIONES:

QON

R.P.I: RESISTENCIA A LA PENETRACION INALTERADA • qu : RESISTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADA.rr" PESO UNITARIO TOTAL· N; NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T. REVISO: J,JROJAS

.•••• LTD••

LAUUKATOllU ,,~ INliCNIURIA UVIl

FIGURA 5.4 PERFIL ESTRA TIGRAFICOSL-26E

VERSION 01

99-10-12

IOBRA : REV/.,/O"¡ y ACTtI.lI/I?.llf"Irl':¡S/SM/CA DE CUATRO PUENTES VEHICULARES

IS.;r-""""" ;1_. :

I

PUENTE ARANDA PERFORACION :-------------------------------------------------GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA :

11"111.1"1.

CUATRO

O.T.

HOJA: 1--------1DE: 2.-

uses DEAASHTO GRUPO

MOF.m

CLASIFICACION INDICElC!flJlOI'\II'\ DESCRIPCION DEL MATERIAL

wn.%

LIMITES ATTERBERG

L.L. L.P.% %

GRADActON

J.P. I"::~ •••slUU'UA" FINOS% % % %

g/ce R.P.I. qu N

0.00

2.05

4.20

7.65

8.00

se

CL

SM-SC A-2-4

A-4

A-4

(O)

(O)

RELLENO - ESCOMBROS DE CONSTRUCCIONy RECECO EN MATRIZ ARCILLO UMOSA

DE HUMEDAD Y DEN$lOAD MEDIA

ARENA ARCILLO UMOSA HABANA GRISACEADE HUMEDAD Y DENSIDAD MEDIA

ARCILLA ARENOSA HABANA Y OXIDADADE HUMEDAD MEDIA Y CONSISTENCIA MODERADA

BAJA PLASTYICIDAD

ARENA UMO ARCILLOSA CARMEUTA GRI9ACEADE HUMEDAD Y DENSIDAD MEDIA

OBSERVACIONES:

QO R.P./ : RESISTENCIA A LA PENETRACION INALTERADA· qu: RESISTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADA.W rr: PESO UNITARIO TOTAL- N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE s.p.r.

16.0

14.0

20.0

17.0

25

27

23

17

18

16

8

9

7

0.0

0.0

0.0

63.2

47.1

69.3

36.8

52.9

30.7 1.83

1.86 0.50 0.41

8

14

17

18

REVISO: J.JROJAS

~LTDA.

SL-26EFIGURA 5.4 PERFIL ESTRA TIGRAFICO VERSION 01

~AV()KAT()~JO U~ lNijUNI~KIA uvu 99-10-12

I TRAZASILlDAD:OBRA : REVIS/ON yACTUAUZAC/ON SISMICA DE CUATRO PUENTES VEHICULARES O.T.

SECTOR : PUENTE ARANOA PERFORACION : CUATRO HOJA: 2

EMPRESA: GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA : MARZO/03I2DOO DE: 2

CLASIFICACION INDICE LIMITES ATTERBERO ORADACION '(t RESISTENCIA kglcm2

PROF.SIMBOLO DESCRIPCION DEL. MATERIAL. wn.

m USCS AASHTO DE % L..L. L..P. I.P. GRAVAS ARENAS FINOS g/cc R.P.I. NGRUPO % 0/0 % % % %

qu

9.00 /; ,

ARCILLA LIMOSA CARMEUTA GRlSACEA

Cl A-7-6 (24) DE A1 TA HUMEDAD Y BAJA PLASTICIDAD 38.0 47 27 20 0.0 1.8 982 1.88 0.50 0.38CONSISTENCIA MODERADA

ARCILLA UMOSA GRIS VERDOSA

Cl A-6 (14) /; BAJA PLASTICIDAD 32.0 40 27 13 0.0 1.7 98.3 1.89 0.50 0.42y CONSISTENCIA MODeRADA

14.50

~

ARCILLA LIMOSA HABANA GRISACEA

CH A-7-S (87) DE ALTA HUMEDAD Y PLASTICIDAD 70.0 118 37 81 0.0 4.0 98.0 1.73 0.50 0.41CONSISTENCIA MODERADA

CH A-7-5 (100 ) 1/; 85.0 174 37 136 0.0 7.2 92.8 1.55 0.25 0.31

CH A-7-5 (100 ) CONTINUA LA ARCILLA LIMOSA GRIS VERDOSA 98.0 171 48 124 0.0 3.2 96.8 1.51 0.25 0.32CONSISTENCIA MODERADA. A1 TA PLA8TIC10AD

rzlf0 COMPRESlBlUDAD y HUMEDAD

CH A-7-5 ( 100) APARECEN ESTRATOS ARENOSOS 67.0 170 52 118 0.0 5.9 94.120.00 BIEN MARCADOS

OBSERVACIONES:

QiO R.P.I: RESISTENCIA A LA PENETRACION INAL TERAOA • qu: RESISTENCIA A LA COMPRES/ON /NCONFINAOA..¡;;. rr: PESO UN/TARIO TOTAL - N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T. REVISO: • J.JROJAS

-.e,LTD.OLAUUKATO~IO ¡¡ti IN<iUNlllK1A (lYll

FIGURA 5.5 PERFIL ESTRATIGRAFICOSL-26E

VERSION 0199-10-12

REVISION y ACTUAL/ZACtON StSMICA DE CUA TRO PUE.NTES VEHICULARES

I TRAZABILIDAD:OBRA :

SECTOR :

EMPRESA:

O.T.

PUE.NTEARANDA PERFORACION:

GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA :

CINCO HOJA : 1--------------------------~ ---------~MARZO/03I2000 DE : 2

0.00

(6)

OESCRlPCION DEL.MATERIAlwn.%

I.IM1lES ATTERBERO

L..L..%

GAADACION

L..P.%

I.P. GRAVAS ARENAS FINOS% % % %

g/ce

RESISTENCIAkg/cmt

NR.P.J. quPROF.m

CL.ASIFICACION INDlCE

DEUSCS AASHTO GRUPO

SIMBOLO

1.50

2.45

5.50

7.50

10.00

ML

Cl

CL

CL-ML

SC

A-4

A-6

A-4

A-4

A-2-4

RELLENO - RECESO Y ESCOMBROSEN MATRIZ ARENO RCILLOSA SUELTOS

UNO ARENO ARCILLOSO CAF~ GRI8ACEODE HUMEDAD Y CONSISTENCIA MODERADA

ARCILLA ARENO UMOSA HABANADE HUMEDAD Y CONSISTENCIA MEDIA

SAJA PLAS11C1DADARCILLA ARENO UMOSA HABANA GRISACEADE ALTA HUMEDAD Y BAJA PLASTICIDAD

CONSISTENCIA MEDIA

(3): ARCILLA LIMO ARENOSA HABANA OSCURA

SAJA PLASTICIDAD

OBSERVACIONES:

QO R.P.I: RESISTENCIA A LA PENETRACION INALTERADA· qu: RESISTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADAUl YT; PESO UNITARIO TOTAL - N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T.

1I

(4)

DE HUMEDAD ALTA Y CONSISTENCIA MEDIA

ARENA ARCILLO UIIIOSA HABANA GRISACEACON ALTA HUMEDAD BAJA PLASTICIDAD

ME~AMENTEDENSA

15.0

16.0

20.0

23.0

18.0

22.0

33

31

28

23

26

24

19

18

17

16

9

12

9

6

10

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

33.6

47.9

49.3

53.3

67.6

66.4

52.1

50.7

46.7

32.4

2.03

1.91

2.03

1.86

0.50

0.75

0.75

0.49

0.51

0.50

11

(4)

... :.

(O)

REVISO: J.JROJAS

~lTDA.lA.UUKHUKIU OUlNUUNIUUA llnl

FIGURA 5.5 PERFIL ESTRATIGRAFICOSL·26E

VERSION 01

99-10-12

RE~I/S/C'Ny, Wi, 17ArW"A/ S/SMICA DE CUATRO t:lUEf>lTESvI=HfCULA~¡;SIOBRA

IEMI"RE~~ :

O.T.

PUENTEARANDA PERFORA~N:.................... -- ------ ---- --........•GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA :

CINCO HOJA:......~~~oo- --1DE: _ 2~

(70)

ARENA ARCILLOSA DE GRANO MEDIO HABANABAJA PLASTICIDAD Y BIEN DENSA

PROF.m

CLASIFICACION INDICE

DEUSCS AASHTO GRUPO

SIMBOLO DESCRIPCION OEL MATERIALwn.%

LIMITES ATTERBERO

L.L.%

GRADACION

L.P.%

I.P. IG~.ft\lUIAJ;lENASI FINOS% % % %

RESISTENCIA kg/em2

g/cc R.P.I. qu N

10.00

19.00

eH

eH

eH

se

OBSERVACIONES:

20.00

A-7-5

A-7-5

A-7-5

A-6

ARCILLA UMOSA HABANA GRISACEADE ALTA HUMEDAD Y PLASTICIDAD

CONSI9TENCIA MODERADAALTA COMPRESIBIUDAD

( 100)ARCILLA UMOSA GRIS VERDOSA

DE ALTA PLASTlC1DAD y HUMEDADCONSISTENCIA BLANDAALTA COMPRESlBlUOAD

( 100)ARCILLA UMOSA GRIS VERDOSA

DE ALTA HUMEDAD, PLASTICIDAD Y COMPRE8IBlUDAOCONSISTENCIA BLANDA

66.0

104.0

85.0

20.0

95

165

173

33

31

52

57

18

63

113

116

14

0.0

0.0

0.0

3.1

1.7

2.4

6.9

47.9

98.3

97.6

93.1

49.0

1.65

1.49

1.43

0.50

0.25

0.25

0.45

0.25

0.21

(4)

R.P.I: RESISTENCIA A LA PENETRACION INAL TERADA - qu : RESISTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADArr: PESO UNITARIO TOTAl. - N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T. REVISO: J.JROJAS

-a¡.LT...LAUUKATUKlU DU INliUNIUKlA CIVIL

FIGURA 5.6 PERFIL ESTRATIGRAFICOSL· 26E

VERSION01

99-10-12

I TRAZASIUDAD:

OBRA

SECTOR :

EMPRESA:

REV/S/ON y ACTUAL/ZACION SISMICA DE CUATRO PUENTES VEHICULARES O.T.

PUENTE ARANDA PERFORACION:----------------------------------------------------------------------------------------------GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA :

SEIS

MARZCMJ3I2000

HOJA: 1--------------1DE: 2

(10)

USCS

PROF.m

ClASlFICACION INDICE

DEAASHTO GRUPO

SIMBOLO DESCRIPCION DEL MATERIALwn.%

UMlTES ATTERBERG

L.L.%

GRAOACION

L.P.0/0

I.P. GRAVAS ARENAS FINOS% % % %

RESISTENCIA kg/cm'

g/cc R.P.I. qu N

0.00

2.00

4.85

CL

CL

SM-SC

SM-SC

SM-SC

A-7-6

A-7-6

A-4

A-4

A-4

(20)

RELLENO. RECEBO Y ESCOMBROSEN MATRIZ ARENO ARCILLOSA SUELTOS

ARCILLA UMO ARENOSA HABANA GRI8ACEADE HUMEDAD MODERADA BAJA PLASTICIDAD

Y CONSISTENCIA FIRME

ARCILLA UMO ARENOSA GRIS Y OXIDADAHUMEDAD MEDIA Y CONSISTENCIA MODERADA

BAJA PLASTICIDAD

ARENA UMO ARCILLOSA HABANA Y OXIDADADE HUMEDAD MEDIA Y SUELTA

BAJA PLASTICIDAD

ARENA UMO ARCILLOSA HABANA GRISACEADE HUMEDAD Y DENSIDAD MEDIA

BAJA PLASTICIDAD

CONTINUAARENA UMOSA HABANA GRISACEA

CON ESTRATOS BIEN MARCADOS DE ARECILLAMEDIANAMENTE DENSA Y BAJA PLASTICIDAD

20.0

18.0

21.0

22.0

22.0

22.0

45

47

25

23

24

20

22

18

18

17

25

25

7

5

6

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

47.6

21.1

61.2

55.0

56.4

52.4

78.9

38.8

45.0

43.6

2.07

1.99

1.84

1.88

1.92

1.25

0.50

1.17

0.33

7

15

13

19

10

10.30

OBSERVACIONES:

( 1 )

· .:· .I~.:~::

(2) · .· .~ :: ::,.: ",

:: : ,:

(2)1'<. r'i ::t' .. I~::

· .: :: : I~d: :.:,:",;.' ..

R.P./: RESISTENCIA A LA PENETRACION INAL TERADA • qu : RESISTENCIA A LA COMPRES/ON INCONFINADA.r'f,' PESO UNITARIO TOTAL· N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T. REVISO: J.JROJAS

-ae"lTDa.LAVUKAlUKlU l)~ INfiUNIUIlIA CIVIL

FIGURA 5.6 PERFIL ESTRATIGRAFICOSL-26E

VERSION 01

99-10-12

¡OBRA :

¡SECTOR :

1••••••••••••••• :

~I:V/~/UIV ~AcTUALiiACION SISMICA DE CUATRO PUENTES II&:H!('IIIIlQ&:.t: O.T.

PUENTE. ARANDA PERFORAc/ON:

GAVIRIA y ASOCIADOS FECHA :

PROF.m

CLASIFICACION INDICE

DE I ~IUClnl n

USCS AASHTO GRUPODESCRlPCION DEL MATERIAL

el

A-7-5

~s HO~: 2~--------------------------~ ----------~Ull ••••••~ ••••••••"'" DE : 2

wn.%

LIMITES ATTERBERG GRADAC/ON

l.l. l.P.% % %% %

FINOS%

g/ee

RESISTENCIA kgJcm2

NR.P.'. qu

10.30

~

ARCILLA UMOSA GRIS VERDOSA

eH A-7-S (85) DE ALTA PLASTICIDAD Y HUMEDAD 70.0 114 39 76 0.0 2.8 97.2 1.59 0.50 0.35CONSISTENCIA MOOERADA, ALTA COMPRESISIUDAD

ARCILLA UMOSA ALGO ARENOSA GRIS

eH A-7-S (78 ) DE ALTA COMPRESlBIUOAD 85.0 111 39 72 0.0 10.0 90.0HUMEDAD Y PlASTICIDAD

19.10 CONSISTENCIA MODERADA

ARENA DE GRANO FINO ARCILLOSADE HUMEDAD MODERADA V DENSA 25.0 1.62 16

:/:.0 ':.i'-

OBSERVACIONES:

OCOC R.P./: RESISTENCIA A LA PENETRACION INALTERADA. qu: RESISTENCIA A LA COMPRESION INCONFINADA.

y-r: PESO UNITARIO TOTAL - N: NUMERO DE GOLPES CON EL ENSAYO DE S.P.T. REVISO: J.JROJAS

A-7-S

eH

(17) ~

~

(85) V.

ARCIlLA UMOSA HABANA GRlSACEACON HUMEDAD ALTA Y BAJA PLASTICIDAD

CONSISTENCIA M90ERADA

ARCILLA UMOSA GRIS VERDOSAALTA PLASTICIDAD. HUMEDAD Y COMPRESlBlUOAD

CONSISTENCIA MO.OERADA

35.0 40

85.0 111

25

38

15

73

0.0

0.0

2.S

2.1

97.4

97.9

1.62

1.62

0.50

0.50

0.41

0.34

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDU . INFORME FINAL DEREVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN SÍSMICA

JUNIO DE 2000Revisión y Actualización Sísmica de Cuatro Puentes Vehiculares,


6. ANÁLISIS Y DIAGNOSTICO

6.1 INTRODUCCIÓN

A continuación se presenta la revisión estructural de los cuatro puentes localizados enPuente Aranda.

Los puentes están formados por varias arterias (para esta revisión Cuerpos A, B, C y D)cada una de las cuales consta de un tablero de concreto postensado con claros de 27.5 m enpromedio y anchos de vía para 2 ó 3 vehículos. El tablero se apoya sobre columnas deconcreto reforzado las cuales desplantan sobre zapatas apoyadas en pilotes de fricción._\.>

Los cuerpos del puente se encuentran unidos parcialmente y la geometría en planta delconjunto es irregular. El tablero de cada cuerpo se apoya en el extremo sobre estribos deconcreto mediante juntas que permiten el movimiento longitudinal de esas zonas delpuente.

Los cuerpos A, B YC presentan ancho de vía para dos vehículos simultáneos mientras queel cuerpo D tiene un ancho hasta para tres camiones.

6.2 DESCRIPCIÓN DE LOS PUENTES

Los tres puentes localizados en la Intersección vial de Puente Aranda, Carrera 50 conAvenida Américas. Los puentes de Puente Aranda tienen un ancho total 13.30 metros, paraalbergar dos carriloy tres carriles de tráfico vehicularcon un ancho libre 11.50 metros yandenes peatonales. Las longitudes entre juntas son de 115.00, 155.00, 232.50 Y407.60metros respectivamente.

Los puentes están compuestos por una viga cajón de bo=1.67, b1=1.20 y h=0.84 metrosaproximadamente y columnas de sección variable. Véase Planos Anexos suministrados porla Firma "PCA LTDA" Proyectistas Civiles y Asociados Ltda.

6.3 NORMAS APLICABLES Y CARGAS DE DISEÑO

Para el análisis y revisión estructural de los puentes, se tuvo como base las prescripcionesde las siguientes Normas:

Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes

CONSORCIO CONCOMO LTDA - PABLO ENRIQUEZ MEZA.

89

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDURevisión y Actualización Sísmica de Cuatro Puentes Vehiculares.



JUNIO DE 2000

Estudio de Microzonificación Sísmica de'santa Fe de Bogotá D.C., de Agosto de 1997.

Normas Americanas para el diseño de Puentes, AASHTO (Standard Specifications forHighway Bridges) de 1.996.

Guide Specifications for Seismic Design (AASHTO).

6.4 ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES

Para determinar el valor de F' e Kg/cm2 del concreto con que se realizaría el análisis y larevisión sísmica se tomaron los resultados de F' e en Kg/cm2 del tablero y las columnas decada puente obtenidos en el ensayo de compresión simple y presentados en la Tabla 4.1, yse elaboró una estadística "Media Móvil vs Resistencia del Concreto". En las Gráficas 6.1y 6.2 se presentan las estadísticas con los resultados de la resistencia del concreto con quese analizaron y revisaron los puentes en estudio.

6.5 CARGASEMPLEADAS

• Carga Muerta

Peso propio de los elementos que forman el puente, y del suelo aledaño a la cimentación

yconcretoytierrayasfalto

2.4 tlm31.8 tlm32.2 t/m3

• Carga Viva

Camión C40-95, el cual tiene las siguientes cargas por eje:

15 t ! 15 t! 10 t !

4.0 4.0 Valores Sin Impacto

• Sismo

Estructura esencial ubicada en zona 3 (Lacustre A), con los siguientes parámetros para elespectro de diseño sísmico:


90




JUNIO DE 2000

To=O.5Am=O.25Fa=l

Tc=3An=O.3Fv=32.48

TL=5.71

Lar ordenadas para del espectro de diseño se calculan con las siguientes expresiones:

SI T<ToTo<T<TcTc<T<TLTL<T

Sa=Am + (Am!To)(2.5Fa-1) TSa=2.5AmFaSa=AnFv/T2.5

Sa=Am/2

6.6 MODELO DE ANÁLISIS

La estructura se modeló en el programa de análisis STAAD-III, idealizando los elementosque la conforman como elementos tipo barra y con las propiedades geométricas calculadasa partir de planos del proyecto original.

Se realizaron modelos para cada uno de los cuerpos de manera independiente para revisarlos efectos de cargas verticales, y se elaboró un modelo del conjunto para revisar laestructura ante cargas de sismo, tomando en cuenta el acoplamiento parcial entre cuerpos ylas condiciones de soporte de cada una de las columnas.

Para la revisión de sismo se realizó un análisis dinámico modal, con lo que se procedió a larevisión de los elementos que forman el puente.

6.7 REVISIÓN DE SUPERESTRUCTURAPUENTE EJE D

6.7.1 Resultados del Análisis

En la siguiente Tabla 6.1 se presenta un resumen de los resultados obtenidos del análisis delpuente para la superestructura de la calzada D. Se presentan los elementos mecánicosmáximos para cada una de las secciones indicadas en la figura 1.


91

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO - IDURevisión y Actualización SíSDÚca de Cuatro Puentes Vehiculares.



JUNIO DE 2000

Tabla 6.1. Elementos Mecánicos Puente Eje D

(*) Valores para W1 solo cannón sobre la VIa. En la revisión del estado del puente se presentan resultados para distintascondiciones de carga móvil. Los cortantes se tomaron a W1 peralte del eje del apoyo.

(*) Los cortantes se tomaron a un peralte del eje del apoyo.

Sección MCM M C409S* VCM V C409S*

(ton-m) (ton-m) (ton) (ton)1 778.0 138.5 19.3 15.32 -1,393.6 -81.4 292 33.63 694.6 117.8 0.2 15.44 -1,390.1 -153.0 286 35.15 695.0 102.3 0.0 12.26 -1,389.9 -136.1 286 34.37 695.0 102.1 0.0 12.28 -1,390.1 -152.6 286 34.49 694.6 118.5 0.2 10.510 -1,393.6 -81.1 292 32.9211 778.0 137.2 19.3 13.3

..

Como puede verse en los resultados presentados, los elementos mecánicos son similarespara cada luz, lo cual indica que este puente es bastante regular.

Lo anterior coincide con el refuerzo indicado en el tablero del puente, donde se observa quepara las zonas de momentos negativos se tiene la misma cantidad de preesfuerzo, lo cualtambién se observa en las zonas de momento positivo.

6.7.2 Revisión de Viga Dorsal

Se revisan las siguientes condiciones de carga móvil sobre el puente:

Condición 1Condición 2Condición 3

Carga muerta + Carga viva (1 camión)Carga muerta + Carga viva (2 camiones)Carga muerta + Carga viva (3 camiones)

Para el impacto:

16Imp = ---------

L+40Donde: L = Longitud de Luz. Para momento (+)

L = Longitud media de 2 luces adyacentes

CONSORCIO CONCOMO LIDA - PABLO ENRIQUEZ MEZA.

92

INSTITUTO DE DESARROLW URBANO - IDURevisión y Actualización Sísmica de Cuatro Puentes Vehiculares,Grupo 4, en Santa Fe de Bogotá D.C.

INFORME FINALDEREVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN SÍSMICA

JUNIO DE 2000

Para la revisión por Factores de Carga y Resistencia, se emplea la siguiente combinación:

Ru = l.3 [( C. Muerta + l.67 (C. Viva + Imp.)]

Donde Ru =Momento o Cortante últimos

Finalmente, de acuerdo al código empleado:

Factores de reducción para mas de un vehículo sobre la vía:

(2 vehículos simultáneos)

(3 vehículos simultáneos)

Con los resultados del análisis mostrados anteriormente, y los criterios indicados seprocedió a al revisión del tablero del puente para distintas condiciones de carga móvil.

6.7.3 Revisión por Flexión

oDe acuerdo ~ los resultados del análisis presentados antes, se procedió a la revisión de laviga dorsal de la superestructura para cada una de las condiciones de carga móvil indicadas.Los resultados de esta revisión se presentan a continuación:

Condición 1. Carga muerta + Carga viva (1 camión)

Momento Sección1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mu 1,389 -2,032 1,219 -2,218 1,178 -2,172 1,178 -2,217 1,221 -2,031 1,386

MURl 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139Estado Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR

1 MUR Momento resistente de la sección, ver cálculo anexo Ton-m

Condición 2. Carga muerta + Carga viva (2 camiones)

Momento Sección1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mu 1,767 -2,252 1,536 -2,629 1,453 -2,538 1,452 -2,627 1,539 -2,250 1,760

MURl 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139Estado Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR 16% ·Dif Mu<MUR 12% Dif Mu<MUR 16% Dif Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR

1"MUR Momento resistente de la seccion, ver calculo anexo Ton-m

CONSORCIO CONCOMO LIDA - PABLO ENRIQUEZ MEZA

93

INSTITUTO DE DESARROLW URBANO - IDURevisión y Actualización Sísmica de Cuatro Puentes Vehiculares.



JUNIO DE 2000


Momento Sección1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mu 2,031 -2,406 1,757 -2,917 1,645 -2,794 1,644 -2,914 1,762 -2,404 2,022MUR1 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139 -2,270 4,139

Estado Mu<MUR 6% Dif Mu<MUR 28% Dif Mu<MUR 23% Dif Mu<MUR 28% Dif Mu<MUR 6% Dif Mu<MUR1 '.MUR Momento resistente de la seccron, ver calculo anexo Ton-m

De los resultados presentados se observa que la viga dorsal satisface la resistencia requeridapara la condición de carga l.

Para los casos de carga 2 y 3, se tiene que la sección de la viga dorsal cumple para las zonasde momento positivo, mientras que para las zonas de momento negativo hay una diferenciaentre la resistencia de la sección y los momentos últimos calculados con la expresión:

Mu=1.3(C Muerta + 1.67 (C Viva + Imp)

Lo anterior quiere decir que la sección no satisface los factores de carga recomendados enel código de diseño''. Sin embargo la resistencia a flexión de la sección es superior a lomomentos obtenidos del análisis, lo cual permite establecer los siguientes factores de cargapara las secciones críticas.

Factores de Carga

Cond Carga Secciones Críticas"2 4 6 8 10

2 - FC=1.28 FC=1.3 1 FC=1.28 -3 FC=1.36 FC=1.l9 FC=1.23 FC=1.19 FC=1.36

Lo ..Para zonas de momento negativo. Condiciones de carga 2 y 3

6.7.4 Revisión por Cortante

Se presenta la revisión por cortante de la viga dorsal, empleando los elementos mecánicosobtenidos del análisis.


94




JUNIO DE 2000

Condición 1. Carga muerta + Carga viva (I camión)

Cortante Sección2 4 6 8 10

Vu 470 466 464 464 469VUR1 682 682 682 682 682

Estado Vu<vUR vu<vUR vu<vUR vu<vUR vu<vUR

1VUR Cortante resistente de la sección, ver cálculo anexo Ton



Vu 561 560 556 556 558VUR1 682 682 682 682 682

Estado vu<vUR vu<vUR vu<vUR vu<vUR VU<VUR




Vu 625 626 620 621 620VUR1 682 682 682 682 682

Estado vu<vUR VU<VUR vu<vUR VU<VUR Vu<VUR

1"vUR Cortante resistente de la sección, ver calculo anexo Ton

Los resultados obtenidos indican que la sección de la viga dorsal es adecuada por cortantepara cualquiera de las condiciones de carga revisadas.

6.8 REVISIÓN DE SUPERESTRUCTURA PUENTE CALZADAS A, BY C

Dado que la información con que se cuenta para estos cuerpos es limitada, se realizó larevisión del tablero de superestructura para dos puntos críticos en cada uno de estospuentes. Se compararon los elementos mecánicos obtenidos del análisis contra la resistenciade la sección en el centro de una luz y en la zona del apoyo.


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.6.8.1 Resultados del Análisis

Se presentan a continuación los elementos mecánicos críticos para cada puente:

Cuerpo Momentos Flexionantes Cortantes * *McM(+) McM(-) Mcv- Mcv(-) * VCM VCV-C40*

C40(+)*A 742.3 1052.4 156.3 151.1 230 33.5B 382.6 980.6 148.9 187.2 206 34.4C 546.3 1068.1 118.4 152.8 214 34.7

., .. , ..(*) Valores para lID solo canuon sobre la vía, En la revision del estado de los puentes se presentan resultados para distintascondiciones de carga móvil.

(**) Valores a lID peralte del eje del apoyo

Con los valores anteriores se procedió a revisar el estado de cada puente para lascondiciones más desfavorables, tomando la información disponible acerca del refuerzo enla viga dorsal para una luz del eje B.

6.8.2 Revisión por Flexión

De acuerdo a la combinación de cargas citada anteriormente:

Ru = 1.3 [( C. Muerta + 1.67 (C. Viva + Imp.)]

Donde Ru =Momento o Cortante últimos, se obtuvo lo siguiente para cada cuerpo delpuente:

Condición 1. Carga muerta + Carga viva (1 camión)

Cuerpo AM(+) AM(-) BM(+) BM(-) CM(+) CM(-)Mu 1388 1774 894 1777 1028 1799MUR1 2065 1836 2065 1836 2065 1836Estado Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR Mu<MUR

1 ..MUR Momento resistente de la sección, ver calculo anexo Ton-m


Cuerpo A-M(+) A-M(-) B-M(+) B- M(-) C-M(+) C-M(-)Mu 1810 2180 1291 2280 1346 2209MUR1 2065 1836 2065 1836 2065 1836Estado Mu<MUR 18% Dif Mu<MUR 24% Dif Mu<MUR 20% Dif1MURMomento resistente de la sección, ver cálculo anexo Ton-m


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De los resultados obtenidos se puede ver que en general la viga dorsal es adecuada porflexión para la condición de carga 1, mientras que para la condición 2 en zonas de momentonegativo, no se alcanzan los valores de MU requeridos. A pesar de lo anterior la resistenciade la viga es mayor a los momentos ocasionados por las cargas externas sin factorizar, locual permite establecer los siguientes factores de carga

Factores de Carga

Secciones Críticas"

Condición Cuerpo A Cuerpo B CuerpoC2 FC=1.274 FC=1.271 FC=1.270

2 Zonas de Momento Negativo

6.8.3 Revisión por Cortante

De manera similar que en el caso anterior se presentan resultados para los puntos críticos decada uno de los tres puentes y para cada una de las condiciones de carga indicadasanteriormente.Condición 1. Carga muerta + Carga viva (1 camión)

Cortante Cuerpo A CuerpoB Cuerpo CVu 390 360 371

VUR1 453 453 453Estado VU<VUR vu<vUR VU<VUR

1 VUR Cortante resistente de la sección, ver cálculo anexo Ton


Cortante Cuerpo A Cuerpo B Cuerpo CVu 480 452 468

VUR1 453 453 453Estado 6% Dif Vu<VUR 3.4% Dif


Los resultados obtenidos indican que en general la sección de la viga dorsal es adecuadapara la condición de carga 1, mientras que para la condición de carga 2 se encontrarondiferencias que se consideran aceptables.


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6.9 REVISIÓN DE CIMENTACIÓN

Con los resultados del análisis dinámico modal se revisó la cimentación de los cuerpos A,BJC y D, encontrándose que las columnas de la zona central de los cuerpos A y B son losque presentan las condiciones más desfavorables.

En el caso de los cuerpos A-C, se emplearon los siguientes elementos mecánicos para larevisión:

C Muerta Sismo X Sismo ZAxial 441 13 9Vy 16 250 180Vz 7 306 295My 96 2170 151Mz 31 1298 932

Con los valores encontrados en el análisis, y considerando la combinación del 100% delsismo en "x", con un 30% del sismo en "z" se procedió a revisar las condiciones de lascolumnas del puente, aplicando los criterios para el caso en que se realiza un análisisdinámico.

Al encontrar que se cumple la condición:

Pu < 0.1 Ag F'c

Se revisó la sección de la columnas para la condición:

Muy/olvlny +Muz/<pMnz <=1 (1)

De la evaluación de la sección existente (Ver Memoria de Cálculo) se encontró que losmomentos resistentes son:

<pMny=946 ton-m<pMnz=531 ton-m


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Para encontrar los momentos últimos se empleó la siguiente combinación de carga:

Mu=1.3(CMuerta + 1.67(CViva+lmp)

Resultando los siguientes valores últimos:

Muy=971 ton-mMuz=346 ton-m

Finalmente, evaluando la expresión (1):

971/946 + 346/531=1.678» 1 No Cumple

La condición anterior se cumple de igual forma para los pilotes y la zapata de cimentación,donde se encontró que debido a que este puente se diseñó originalmente para un coeficientesísmico de O.2g, el empleo de un espectro de diseño con ordenada máxima de O.625gocasiona un notable incremento en los elementos mecánicos de diseño, y por 10 tanto lassecciones existentes en las columnas, zapatas y pilotes se encontraron escasas para sismo.

Además de lo anterior se debe tener en cuenta que el tensado de los cables de presfuerzoocasiona fuerzas cortantes y momentos en las columnas que son continuas con el tablero,para lo cual se hizo una estimación de los efectos del presfuerzo! en la subestructura delcuerpo D, y se encontró que los momentos tlexionantes en las columnas son considerablesy que en ningún caso las secciones existentes cumplen por resistencia para la accióncombinada de cargas permanentes, sismo y efectos de presfuerzo.

6.9.1 Dimen~ionamiento de los Pilotes

Con el propósito de mantener la configuración geométrica de la cimentación profunda queactualmente tienen los puentes de la intersección de Puente Aranda, se tomará comosección de los nuevos pilotes de 35x35 cm, en concreto reforzado de 15 m de longitud.

• Análisis Efectuado:

La capacidad del pilote se determinó sumando las contribuciones de la punta y la fricciónlateral en el·fuste mediante la siguiente ecuación:

Q =Qp+QF


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INFORME· FINAL DEREVISIÓN Y ACTUALIZACIÓN SÍSMICA

JUNIO I)E 2000

La capacidad de punta se evaluó mediante la teoría de Meyerhoff y Terzaghi, considerandolas propiedades del estrato de suelo donde se sitúa la punta y la presión efectiva a ese nivel,resultando muy reducida de solo 1.70 ton, es importante aclarar que esta capacidad puedeser de 4.90 ton si se considera a la falla, (sería la admitida a considerar para que se active lafricción).

La capacidad por fricción lateral, se evaluó considerando un promedio de la cohesiónobtenida de los ensayos de compresión simple y considerando un factor de resistencia delsuelo arcilloso de 0.70, resultando una capacidad de 28.9 ton.

Como la resistencia del suelo se obtuvo con ensayos confiables, la capacidad por friccióndel pilote puede ser de hasta 35 ton para un factor de resistencia del suelo arcilloso de 0.90.

De esta forma se obtiene que la capacidad total (Q) del pilote de 35x35, es de 36.70 ton.

El diseño del pilote con los efectos de la cargas sísmicas y la interacción suelo - estructura,y el diseño de la unión con soldadura de alta resistencia se presenta en el A'exo 5 de esteinforme.

En el Anexo 6, se presentan las memorias de la revisión estructural de los puentes dePuente Aranda, además copia de los resultados de la modelación efectuada en el programaSTAAD-I11.

6.10 REVISIÓN CONEXIONES ENTRE TABLERO Y COLUMNAS

A continuación se presenta la estudio del comportamiento de las conexiones en el tablerode superestructura y de la unión de la viga dorsal con las columnas existentes.

Esta revisión tiene como finalidad conocer capacidad de las conexiones que restringen latendencia al giro del tablero ante una acción sísmica, utilizando el espectro de diseño delestudio para la "Microzonificación Sísmica de Santafé de Bogotá"

6.10.1 Modelo de Análisis

Se elaboraron dos modelos para análisis representando la estructura de las calzadas B y D,mediante elementos tipo placa para el tablero y elementos tipo barra para la viga dorsal ylas columnas. Se emplearon las propiedades geométricas reales de cada miembro calculadasa partir de los planos del proyecto original, y se consideraron las coblmnas empotradas ensu base.

El efecto de sismo se aplicó a las estructuras considerando el espectro de diseño indicado yse realizó un análisis dinámico modal para cada una de las calzadas, comparando los

CONSORCIO CONCOMO L1DA - PABLO ENRIQUEZ MEZA

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resultados de este análisis con los efectos de la carga viva generados por el paso de uncamión C40-95 en el carril extremo.

Con los resultados de los análisis se procedió a revisar las conexiones de la superestructurapara las condiciones más desfavorables.

6.10.2 Resultados de la Revisión

De los análisis sísmicos y de carga viva realizados se encontró que las condiciones másdesfavorables para las conexiones estudiadas se presentan para la acción de sismo.

Para la conexión entre la placa prefabricada y la viga dorsal se encontró que los efectos delsismo no cambian significativamente el estado de compresiones de la conexión generadopor la carga muerta.

Se tiene además un factor de seguridad adicional, ya que el acero de refuerzo que va de laviga dorsal al tablero, así como las anclas de fijación del tablero prefabricado proporcionauna capacidad de fluencia en tensión superior a las 30 ton/m.

Para las conexiones entre la viga dorsal y las columnas se encontró que las columnas quetienen juntas tipo Freyssinet en la parte superior presentan un estado de compresionesconsiderable ante los efectos de sismo en sentido transversal al eje del puente; alcanzandovalores cercanos al límite recomendado para este tipo de articulación, mientras que en elcaso de las conexiones continuas con el tablero, se presentan momentos flexionantesinferiores a los momentos resistentes calculados para las secciones existentes.

En el primer caso, se realizó una revisión bajo la hipótesis de que las conexiones que tienenjuntas tipo Freyssisnet presentaran articulaciones plásticas' ante la tendencia al giro deltablero, y se encontró que la viga dorsal es capaz de resistir los momentos torsionantes queresultan de esta condición, aún para los efectos combinados de torsión y cortante.

Con la hipótesis de las articulaciones plásticas se revisaron nuevamente las conexiones delas columnas que presentan continuidad con el tablero, encontrándose adecuadas engeneral.

En el Anexo 7, se presentan las memorias de la revisión estructural para la conexiónsuperestructura - columnas de los puentes de Puente Aranda, además copia de losresultados de la modelación efectuada en el programa STAAD-II1.

En el Anexo 8, se presentan los planos estructurales detallados de la Revisión yActualización Sísmica de los puentes de Puente Aranda.


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1 Para un análisis más preciso se debe conocer el procedimiento constructivo y la secuencia de tensado de los cables depresfuerzo en la viga dorsal, (información que no se tiene)

2 La hipótesis de las articulaciones plásticas se plantea como una condición extraordinaria, ya que de acuerdo a laspruebas de laboratorio realizadas recientemente, la resistencia del concreto de la estructura ha alcanzado valores que en lamayoria de los casos duplica la resistencia de diseño.


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Gráfica. 6.1 Media ..Móvil Vs Resistencia de Proyecto en Columnas

-~E 400~el.lII:

11u.~.'.'.'"- 300ca'¡:;eSen'Z¡;'&!

2 345 6 7 12 13 j4~15 16 1718 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 2930 B1 32No. de Muestra de Núcleo

...---- ResistenciadeNúcleos -Resistencia de Proyecto (315Kg/Cm2) -Resistencia paraRevisión (431Kg/Cm2).'.

Gráfl'ca6.2 Media Móvil Vs Resistencia de Proyecto en Tableros

NE'-a, 500.:.::

11u~ 400

I'IS'üe~(/)

'C;¡CIlo::

1 3 4 5 6 7 8 9 10

No. de Muestra de Núcleo

'-'-Resistencia de NúCleos -Resistencia de Proyecto (315Kg/Cm2) -Resistencia para Revisión (644Kg/Cm2)~L- ~~ ~ ~ ---~--------------

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