UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA AZCAPOTZALCO INGENIERÍA CIVIL PROYECTO TERMINAL I Y II.

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA AZCAPOTZALCO INGENIERÍA CIVIL PROYECTO TERMINAL I Y II. ANÁLISIS DE LA SUBESTRUCTURA DEL PUENTE RIO GALLINAS PRESENTA: FELIX CERVANTES GUERRERO. MATRÍCULA: ASESOR: DRA. MA. DE LA CONSOLACIÓN GÓMEZ SOBERÓN. TRIMESTRE: 10-P MÉXICO. DF. JULIO 2010

2 ANÁLISIS DE LA SUBESTRUCTURA DEL PUENTE RIO GALLINAS UBICADO EN EL KM PROYECTO EJECUTIVO DEL TRAMO CARRETERO LIBRE DE CUOTA RÍO VERDE - CIUDAD VALLES, SAN LUS POTOSÍ ANÁLISIS DE LA SUBESTRUCTURA DEL PUENTE RIO GALLINAS

3 CONTENIDO I.- INTRODUCCIÓN... 6 I.1. CLASIFICACION DE LOS PUENTES... 7 I.2. PARTES DE UN PUENTE I.2.1 SUPERESTRUCTURA I.2.2 INFRAESTRUCTURA O SUBESTRUCTURA II. ANTECEDENTES DEL PUENTE EN ESTUDIO II.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PUENTE II.2 DESCRIPCION DETALLADA DEL PUENTE II.3. NORMAS Y BASES DE DISEÑO II.4 DISEÑO ESTRUCTURAL II.4.1. CARGAS II.4.2 CONSIDERACIONES DEL ANÁLISIS SÍSMICO II.4.3 ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA III. ESTUDIOS GEOTÉCNICO Y DE CIMENTACIÓN III.1. EXPLORACIÓN Y MUESTREO III.2. PRUEBAS DE LABORATORIO EFECTUADAS III.3.- ESTRATIGRAFÍA Y TIPO DE FORMACIÓN III.4. RECOMENDACIONES IV. ANÁLISIS Y DISEÑO IV.1.- DESCRIPCION DEL MODELADO IV.2.- DESARROLLO DEL MODELADO IV MODELADO UTILIZANDO EL WIZARD IV GEOMETRIA Y DETALLES DEL PUENTE

4 IV CARACTERISTICAS DE LAS SECCIONES IV.3.- COMBINACIONES DE CARGA Y ESPECTRO DE DISEÑO IV COMBINACIONES DE CARGAS IV ESPECTRO DE DISEÑO IV.4.- RESULTADOS DEL ANÁLISIS IV.5.- REVISÓN DEL DISEÑO IV DISEÑO A FLEXOCOMPRESIÓN DE COLUMNAS ANÁLISIS DE LA SUBESTRUCTURA DEL PUENTE RIO GALLINAS 4 IV DISEÑO A CORTANTE EN COLUMNAS IV DISEÑO A FLEXIÓN EN VIGAS IV DISEÑO A CORTANTE EN VIGAS IV REFUERZO Y ESPACIONAMIENTO EN LAS VIGAS V. SOCAVACIÓN V.1 INTRODUCCIÓN V.2 DESCRIPCIÓN DE SOCAVACIÓN V.3 TIPOS DE SOCAVACIÓN V.4 SOCAVACIÓN GENERAL DEL CAUSE V.5 SOCAVACIÓN GENERAL EN CAUCES DEFINIDOS V.5.1 PARA SUELOS COHESIVOS HETEROGÉNEOS V.5.2 PARA SUELOS HOMOGÉNEOS NO COHESIVOS V.6 APLICACIÓN AL PUENTE EN ESTUDIO V.6.1 PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN V.6.2 MODELOS DE PILAS V.6.3 RESUMEN CONCLUSIONES REFERENCIAS... 97

5 ANEXO I: SECCIÓN Y DIAGRAMA DE ITERACIÓN DE LAS COLUMNAS a). COLUMNA EJE 1: b). COLUMNA EJE 2: c). COLUMNA EJE d). COLUMNA EJE 4: e). COLUMNA EJE 5, 6 Y 7: f). COLUMNA EJE 8: ANEXO II.- REVISÓN DEL DISEÑO DE COLUMNAS, FLEXOCOMPRESIÓN a). PILA b). PILA c). PILA d). PILA e). PILA f). PILA

6 CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN I.- INTRODUCCIÓN Los puentes son tan antiguos como la civilización misma, desde el momento que alguien cruzó el tronco de árbol para cruzar una zanja o un río empezó su historia. Y con el desarrollo de la humanidad, surgieron las primeras estructuras que superaban fronteras naturales y artificiales. La aparición de nuevos materiales de construcción, principalmente el acero, dio paso a un replanteamiento de la situación. La teoría de estructuras elaboró los modelos de cálculo para la comprobación de los diseños cada vez más atrevidos y sofisticados de los ingenieros, como arcos y armaduras para salvar grandes claros. El ferrocarril, como nuevo medio de transporte y como uno de los pilares fundamentales de aquel mundo moderno, vino a acelerar todavía más el desarrollo de los puentes cada vez más grandes, de diseño más elaborado y con técnicas de construcción cada vez más desarrolladas y avanzadas. Ya en el siglo XX, el concreto armado y más tarde el concreto presforzado, contribuyeron todavía más al desarrollo de esta técnica, abaratando costos, facilitando técnicas, y en definitiva su construcción (Tonias, 2007). En otro contexto, es evidente el deterioro progresivo de las estructuras existentes causado por razones casi inevitables. En el caso de las comunicaciones terrestres, podemos decir los impactos negativos que sufren las estructuras como los puentes, que al igual que las carreteras por razones técnicas, de diseño o mantenimiento, no presentan un estado eficiente para satisfacer los requerimientos de comunicación entre las diferentes regiones. Uno de los problemas más frecuentes en puentes, por el simple hecho de estar construido sobre algún cause, es la socavación. Este problema ha ocasionado varias fallas en el pasado, incluida la de un puente de múltiples claros en Tabasco en Estimar adecuadamente la profundidad de socavación para el diseño de puentes y obras menores es de fundamental importancia para su buen comportamiento, para ello se requiere de estudios de hidrología e hidráulica, debidamente relacionados con los estudios de geotecnia. La correcta utilización de la información obtenida en los estudios, requiere a su vez de teorías más apegadas a la realidad del fenómeno, mismas que sólo pueden surgir de una investigación seria, en la que los estudios de modelos físicos y la participación interdisciplinaria son indispensables. Sin embargo, por adecuada que sea la estimación de la socavación, el comportamiento de las estructuras de cruce no será correcto si las

7 mismas no se ubican adecuadamente en el río, alterando así la localización de la vía terrestre correspondiente. En este trabajo se hace la revisión del diseño de un puente carretero, como una evaluación no sólo del diseño realizado, sino como una estimación de su comportamiento futuro. Como la estructura se ubica sobre el lecho de un río, en esta evaluación se incluye el análisis del problema de socavación. I.1. CLASIFICACION DE LOS PUENTES Debido a la gran variedad, son muchas las formas en que se puede clasificar los puentes, siendo las más destacables las que se detallan a continuación: a) Por su longitud: Puentes mayores (luces de vano mayores a los 50 m) Puentes menores (luces entre 6 y 50 m.). Alcantarillas (luces menores a 6 m,). b) Por el servicio que presta: Puentes camineros, puentes ferroviarios, puentes aeroportuarios. Puentes acueducto (para el paso de agua solamente). Puentes canal (para vías de navegación) Puentes para oleoductos. Puentes grúa (en edificaciones industriales) Pasarelas (o puentes peatonales). Puentes mixtos (resultado de la combinación de casos). c) Según el material que compone la superestructura: Puentes de madera. Puentes de mampostería de ladrillo Puentes de mampostería de piedra. Puentes de hormigón ciclópeo. Puentes de hormigón simple. Puentes de hormigón armado. Puentes de hormigón pretensado Puentes de sección mixta. Puentes metálicos. d) Según la ubicación del tablero: Puentes de tablero superior. Puentes de tablero inferior. Puentes de tablero intermedio. Puentes de varios tableros.

8 e) Según transmisión de cargas a la infraestructura: Puentes de vigas. Puentes de marco. Puentes de arco. Puentes en volados sucesivos. Puentes obenque (atirantados) Puentes colgantes. f) Según sus condiciones estáticas: Isostáticos: puentes simplemente apoyados. Puentes continuos con articulaciones (Gerber). Hiperestáticos: puentes continuos. Puentes en arco. Puentes de marco. Puentes isotrópicos o espaciales. Puentes en volados sucesivos (pasan de isostáticos a hiperestáticos). g) g) Según el ángulo que forma el eje del puente con el del paso interior (o de la corriente de agua): Puentes rectos (ángulo de esviaje 90 ). Puentes esviajados. Puentes curvos. h) h) Según su duración: Puentes definitivos Puentes temporales (muchas veces permanecen por tiempo prolongado). I.2. PARTES DE UN PUENTE. I.2.1 SUPERESTRUCTURA. La superestructura consiste en el tablero o parte que soporta directamente las cargas y las armaduras, constituidas por vigas, cables, o bóvedas y arcos que transmiten las cargas del tablero a las pilas y los estribos. Sus principales elementos son: Vigas principales.- Reciben esta denominación por ser los elementos que permiten salvar el vano, pudiendo tener una gran variedad de formas como con las vigas rectas, arcos, pórticos, reticulares, vigas Vierendeel, etc. Las vigas secundarias paralelas a las principales, se denominan longueras. Diafragmas.- Son vigas transversales a las anteriores y sirven para su arriostramiento. En algunos casos, pasan a ser vigas secundarias cuando van destinadas a transmitir cargas del tablero a las vigas principales. Tablero.- Es la parte estructural que queda a nivel de subrasante y que transmite tanto cargas como sobrecargas a las viguetas y vigas principales. El tablero, preferentemente es construido en concreto armado cuando se trata de vanos menores, en metal para alivianar el peso muerto en puentes mayores, es denominado también con el nombre de losa y suele ser ejecutado en madera u otros materiales.

9 Sobre el tablero y para dar continuidad a la rasante de la vía viene la capa de rodadura, que en el caso de los puentes se constituye de la carpeta de desgaste y que en su momento deberá ser repuesta. Naturalmente, que en el caso de puentes ferroviarios estos elementos van sustituidos por los durmientes y sus rieles. Los tableros soportan a los bordillos, que son el límite del ancho libre de calzada y su misión es la de evitar que los vehículos suban a las aceras que van destinadas al paso peatonal y, finalmente, al extremo van los postes o parapetos y pasamanos.