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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE
Laurate International Universities
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
INFORME
CURSO: ESTRUCTURAS Y CARGAS.
TEMA: MEGAPUENTES DEL METRO DE LIMA PUENTE
HUSCAR Y PUENTE RIMAC.
CLASE: 10021343.
PROFESOR: PINTO BARRANTES RAUL.
ALUMNO: HURTADO ZELADA, ANIBAL.
HILARIO FIAFILIO, MARCELO.
ROMERO VILLEGAS, STEVE JESUS.
JUNIO 2014
LIMA PERU
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INDICE
Desafos de la ingeniera - Megapuentes del Metro de Lima: Inicios
de la Obra3
Materiales necesarios...4
el concreto usado..6
Tramo 2...8
Detalles del Puente Huscar ..9
Concepcin estructural...10
Pilares12
Cimentaciones..13
Construccin.14
Puente Rmac defensas provisionales del rio.15
Relleno y compactacin para plataformas Estructura....16
Cimentacin y excavacin concepcin estructural.18
Pilares y cimentaciones22
Construccin. 23
Caractersticas comunes en ambos puentes: Estudio geotcnico de
los suelos.
Parmetro de diseo24
Cargas - Predimensionamiento estructural..25
Superestructura26
Postensado27
Ficha tcnica.28
Encofrado de modo eficiente 29
Construccin del tramo 2 del Metro de Lima muestran gran
avance.30
Bibliografa31
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DESAFIOS DE LA INGENIERIA
MEGAPUENTES DEL METRO DE LIMA
Con el inicio de la construccin de los puentes Huscar y Rmac,
la
imponencia de estas obras en la ciudad ya se puede apreciar, no
solo por las
primeras columnas de fierro y de concreto de 30 m, sino tambin
por las
enormes gras utilizadas para edificarlas.
Los trabajos para concretar ambas estructuras se efectuaron en
la parte
seca del rio Rmac, a la altura de la Va de Evitamiento, en cuya
zona tambin
se efectuaron dos viaductos del proyecto Va Parque Rmac a cargo
de la
Constructora OAS.
El Consorcio Metro de Lima hizo todas las coordinaciones para
que
ambos proyectos no interfieran entre s. En su momento se
realizaron
perforaciones en el suelo del rio hasta una profundidad de 35 m
en donde se
ha colocado varios pilotes que servirn de base a 17 columnas, de
unas 30 Ton
cada una, que soportaran el peso de ambos puentes.
De igual modo, inicio la colocacin de la infraestructura
horizontal en los
puentes, conocida como encofrados de dovela. Estos encofrados se
llenaran
de concreto en la misma parte superior del puente gracias a un
sistema de
rieles de carros de arrastre y una gra para vaciar la mezcla.
Este mtodo
constructivo permitir la culminacin de los puentes sin necesidad
de
interrumpir el trnsito en la Va de Evitamiento o de trabajar en
pleno cauce del
rio.
INICIOS DE LA OBRA
En la construccin de esta obra, se usa el sistema de dovelas
sucesivas
que es una tecnologa nueva en Lima. Las caracterstica de este
proceso
constructivo es que ejecutamos desde arriba, sin necesidad de
apuntalar la
parte central de la losa de ambos puentes.
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Cuando se empez la construccin de la dovela cero 0 (o de inicio)
se
desencofro para luego iniciar el armado del carrito de avance.
Todo esto se
realiz en el pilar izquierdo.
En el pilar derecho, en la dovela 0 se vaco la losa inferior y
los muros laterales,
as como como se procedi a vaciar la losa superior de la dovela,
referentes al
puente sobre el ro Rmac.
Tambin se trabaj las columnas externas del puente Rmac. En el
eje O27 se
ha iniciado la construccin de la viga cajn y en el eje O24 se
culmin la
tercera etapa de la columna.
Cada columna tiene 20 m de altura con cimentacin profunda que
consta de
pilotes de 30 m de profundidad y de dimetro de 1,5 m. en cada
estructura
central se tiene 9 pilotes de 30 m y en los extremos, cuatro
pilotes de 22 a 18 m
de profundidad.
El primer puente que se realizo es el Puente sobre el ro Rmac,
para lo cual se
implement dos torres gra (una con capacidad de carga de 2,5 Tn y
otra de 4
Tn) para movilizar los materiales y equipos que se necesitan en
la parte
superior de la losa.
En el puente Huscar se concluy el estribo izquierdo ya que
primero se hizo el
estribo derecho que tiene 25 m de altura, algo as como un
edificio de cinco o
seis pisos.
MATERIALES NECESARIOS
En las zapatas del rio Rmac se han empleado 370 Tn de acero y en
sus
columnas, cerca de 160 Tn.
En las zapatas del puente Huscar se ha utilizado 25% ms pues la
estructura
es ms grande.
Para las zapatas centrales se ha empleado alrededor de 1350 m3
de concreto,
en las laterales cerca de 650 m3 y en la columnas centrales,
aproximadamente,
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320 m3 de mezcla. Se obtuvo un rendimiento de 10 m lineales por
cada siete
das cuando se inici el proceso de ejecucin del tablero superior
a travs de
las dovelas sucesivas.
Cabe decir que ambas estructuras pasaran por encima de los
viaductos 9 y 10
de Va Parque Rmac, la altura del puente Huscar con respecto al
ro Rmac
es de 27,5 m, con relacin a la va de evitamiento, 8 m y con
proporcin al
viaducto 9 del proyecto de la municipalidad de Lima, 6.5 m.
De otro lado la altura del puente Rmac desde el nivel del ro ser
de 23,40 m.
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EL CONCRETO USADO
Para las labores del Tramo 2 de la Lnea 1 del Metro de Lima,
UNICON
se encuentra suministrando el concreto, tanto para la
construccin de las
estructuras del viaducto del tren y estaciones, como
prefabricados. UNICON
est empleando concretos de diversas resistencias, los cuales
sern usados en
grandes cantidades hasta finalizar la obra estructural. El
contrato asciende a
255,000 m3 de concreto en un plazo de 18 meses, y cuyo trmino
est
previsto para diciembre 2013.
Debido a que el cliente Consorcio Metro de Lima, utiliza para
la
elaboracin de sus vigas prefabricadas el sistema de pretensado,
dicho
sistema requiere que el concreto llegue a altas resistencias en
poco ms de
medio da para poder destensarlas, desencofrarlas y utilizar
nuevamente el
encofrado metlico, dndole mayor rotacin al encofrado y adems
dichas
vigas ya fabricadas pueden ser izadas y colocadas en suposicin
al poco
tiempo.
En la planta de prefabricados, hay tres lneas de pretensado en
la cual
se fabrican diariamente los elementos, teniendo el acero
habilitado, tanto el
convencional como el de pretensado, el cual se coloca en los
encofrados ya
habilitados para luego hacer el tensado de los cables y
posteriormente el
vaciado de los mismos, luego al da siguiente ya se pueden
destensar y
desencofrar para luego ser izados hacia la zona de curado. Para
los bordes
tpicos y prelosas se utiliza concreto convencional.
La planta de prefabricados, la planta dosificadora y la planta
de Ancieta
cuentan con una alta capacidad de produccin de concreto por
da,
suministrando material para la lnea del metro, zapatas, columnas
y estaciones,
realizndose el encofrado en el lugar. Ambas plantas trabajan en
turnos de
produccin de 24 horas al da de lunes a sbado, coment el
ingeniero.
Para trasladar esta enorme produccin, UNICON ha asignado a la
obra ms de
30 mixers, de los cuales 21 estn en la planta de prefabricados y
10 en Ancieta,
y 7 bombas pluma. Cada frente de trabajo cuenta con una bomba
pluma y los
mixers necesarios para el vaciado de zapatas y columnas.
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Para los puentes sobre el Ro Rmac y la Va de Evitamiento, el
Ing.
Villaseca seal que se utilizar un producto especial mediante el
empleo de
aditivos de ltima generacin en base a policarboxilatos. En lugar
de colocar
un sistema de encofrado convencional falsopuente, el Consorcio
utilizar un
novedoso sistema mediante el uso de carros de avance que
consiste en
construir el viaducto por bloques suspendidos, los cuales sern
colocados en
forma simultnea a fin de que las cargas en el tramo de puente
avanzado se
mantengan balanceadas y equilibradas en todo momento. A travs de
los
carros de avance se harn los encofrados, los cuales luego
sern
postensados, explic.
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TRAMO 2
Los puentes Huscar y Rmac pertenecen al tramo 2 de la lnea 1
del
Metro de Lima, que abarca alrededor de 12,4 Km desde la Av. Grau
(estacin
Grau) en el cercado de Lima hasta la Av. Los Hroes del Cenepa
(estacin
Bayoyar) en San Juan de Lurigancho.
Los puentes Huscar y Rmac pertenecen al tramo 2 de la lnea 1 del
metro de Lima, que
abarca alrededor de 12.4 Km desde la Av. Grau en el cercado de
Lima hasta al Av.
Hroes del Cenepa en san Juan de Lurigancho.
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DETALLES DEL PUENTE HUASCAR
El puente Huscar es del tipo mnsula y est conformado por tres
vanos
de 75 m, 124 m y 75 m, dando una longitud de 274 m. la
estructura se ubica
dentro del cauce y con el mismo alineamiento del eje del rio. La
superestructura
tiene 8,60 m de ancho, que permite desarrollar las dos lneas del
riel para
soportar la circulacin del tren en ambas direcciones.
La cimentacin de los pilares est conformada por zapatas
apoyadas
sobre pilotes debido a las grandes cargas que se trasmiten.
La cantidad de pilotes es de 9 y 11 pilotes en cada uno de los
pilares
centrales, y 4 pilotes en los pilares extremos. El diseo de las
cimentaciones
tambin contempla la construccin de un sistema de enrocado para
proteger la
base del nuevo muro de contencin que, a su vez, mantiene al
puente aislado
del cauce del rio.
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CONCEPCION ESTRUCTURAL
El puente propuesto para el viaducto elevado es del tipo
segmental de
volados sucesivos, con un alineamiento de sur a norte. Posee una
altura
variable de 3,07 m en los pilares extremos y 7 m en los pilares
centrales. El
tablero esta diseado para ser vaciado in situ con concreto
postensado. Las
juntas de dilatacin estn localizadas al final de los soportes de
los pilares en
las luces cortas.
El diseo conceptual de estos puentes segmental de volados
sucesivos
(Cantilver) escogido para este cruce est directamente
relacionado con las
necesidades funcionales del mismo y los requerimientos
solicitados para
construirlo tratando de evitar o minimizar impactos en el cauce
del rio y el
trfico de la Va de Evitamiento.
El puente ha sido diseado como una superestructura de viga
continua
de concreto, tipo cajn y vaciado in situ, que ser postensada en
voladizo
balanceado desde los dos pilares centrales.
La luz principal del puente tendr 124 m y contara con dos
luces
adyacentes de 75 m de largo cada una. Contiene un total de
cuatro pilares,
siendo los dos pilares centrales de unin monoltica con la
superestructura
(empotrada), y los dos apoyos extremos restantes soportaran la
viga de cajn
en apoyos deslizantes. Las juntas de expansin sern colocadas en
los pilares
extremos, constituyendo los lmites del puente segmental.
Esto ltimo sugiere un mtodo de construccin por volados
sucesivos
compensados, el cual consiste en construir el cajn del tablero
del puente
mediante dovelas o segmentos sucesivos, donde cada dovela de
concreto se
ejecutaran en sitio mediante encofrado deslizante y soportando
el peso del
siguiente segmento y del encofrado.
Cada voladizo es de aproximadamente 62 m de largo; por lo tanto,
hay
13 m de luz posterior adyacente al ltimo pilar (pilares 1 y 4)
que no pueden ser
construidas con esta tcnica. Esta pequea porcin deber
construirse con
apoyos temporales. En general, el proceso de construccin
escogido elimina el
uso de apuntalamiento temporal en la luz principal de 124 m, que
resultara
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dificultoso por la presencia de interferencias. Para esta fase,
se han utilizados
cdigos que funcionan en condiciones de diseo de viento para
estructuras
similares, y en condiciones ssmicas en varias partes del
mundo.
El tablero se postensar con tendones de acero de alta
resistencia que
aseguren que todas las cargas durante la construccin y etapa de
servicio se
realicen de acuerdo con los requisitos de los criterios de diseo
del proyecto.
El anlisis estructural, diseo y detalles tienen en cuenta el
efecto de las
fuerzas debida a la etapa de la construccin. La redistribucin de
fuerzas como
resultado de la fluencia en funcin del tiempo y los efectos de
contraccin
resultante de cambios en el sistema esttico son debidamente
evaluados de
acuerdo al modelo de fluencia CEB-FIP 1990.
El puente tiene un total de cuatro pilares, siendo los dos
centrales monolticos
con la superestructura (empotrada), y los dos apoyos extremos
restantes
soportaran la viga cajn en apoyos deslizantes, demarcando adems
los
lmites mediante juntas de dilatacin.
La subestructura del puente segmental incluye las columnas que
sern de
concreto reforzado y vaciadas in situ. Por otro lado, debido a
la magnitud de
por efectos de socavacin, se ha realizado una cimentacin
profunda por
medio de zapatas apoyadas en pilotes de gran dimetro excavados y
vaciados
in situ.
Adems de trasmitir las cargas verticales vivas y muertas en el
suelo, la
superestructura tambin esta diseada para resistir las fuerzas
laterales,
siendo los ms importantes los efecto ssmicos y los
desplazamientos
causados por la fluencia, la contraccin y la temperatura.
El puente segmental escogido comprende tambin un conjunto de
obras
complementarias que permiten salvaguardar las estructuras de los
posibles
daos que generaran las avenidas extraordinarias al Rio Rmac.
Estas obras
adicionales comprenden la construccin de sistemas de
proteccin,
encauzamiento y trabajos de limpieza del cauce.
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PILARES
Los pilares externos 1 y 4 son del tipo monocolumnas con
dimensiones de su
seccin transversal de 3,20 m por 2,40 m, mientras que los
pilares centrales 2 y
3 son del tipo Twin Leaf que tiene la composicin de dos columnas
con la
misma seccin que las columnas extremas, con una separacin de
1,60 m
entre las dos secciones. El anlisis de los pilares centrales 2 y
3 se realiz
empleando un modelo global 3D en el que la altura libre de las
columnas varia
en 24,664 m para las pilas O15 y O18, 20,186 m para la pila O16
y 20,501 m
para la pila O17.
De acuerdo con las especificaciones AASHTO LRFD para diseo
ssmico
Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, y contando
con las
condiciones de terreno reportadas en el informe de suelos, el
sitio se puede
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clasificar como SDC C o D. en consecuencia, los principios de
capacidad de
diseo son seguidos y las columnas estn diseadas como rotulas
plsticas
para el caso de cargas ssmicas.
Con el fin de lograr los niveles de ductilidad requeridos para
la formacin de
una rotula plstica, se ha realizado el confinamiento de la
columna de concreto,
lo que se logra pro medio de zunchos estrechamente espaciados en
las zonas
plsticas. Se les debe de tener en cuenta que el acero de los
pilares cumple
con la norma ASTM A706.
CIMENTACIONES
Este puente sobre la Va de Evitamiento esta cimentado sobre
pilotes
perforados de 1,5 m de dimetro. Los pilares externos 1 y 4 estn
fundados
sobre un grupo compuesto de 5 pilotes de 20 m de longitud y 5
pilotes de 31 m
de longitud. Dicho grupo est conectado a travs de un cabezal de
pilotes de 9
m por 9 m por 3 m. el pilar interno est fundado sobre un grupo
compuesto de
9 pilotes de 34 m de longitud. Dicho grupo est conectado a travs
de un
cabezal de pilotes de 15 m por 15 m por 3m. El pilar interno 3
est fundado
sobre un grupo
Compuesto de 11 pilotes de 31 m de longitud. Ese grupo est
conectado a
travs de un cabezal de pilotes rectangulares de 21m por 10 m por
3 m, el cual
queda esviado 33 con respecto al eje del puente, con la
finalidad de librar la
interferencia con una tubera troncal de agua.
La configuracin de los pilotes est diseada para resistir los
momentos de
nivel de servicio, fuerzas cortantes, las cargas axiales y
demandas de fuerza
inducida por el mecanismo de rotula plstica de la columna.
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CONSTRUCCION
La construccin del tablero se realizara con el mtodo de
voladizo
equilibrado.
Primero se construir la cimentacin y los pilares, incluyendo las
dovelas
vaciadas in situ que tambin servirn como segmentos de arranque
de los
voladizos, que sern lanzados en los dos pilares interiores.
Cada segmento tpico posterior de 4 m de largo sobre el voladizo
ser lanzado
con un carro de avance desarrollado para adaptar el encofrado a
la geometra
del puente segmental. El carro de avance se engancha al extremo
de la viga en
la parte construida y, despus del concretado y fraguado de la
dovela
correspondiente, se pondr en marcha hacia adelante para
construir el
siguiente segmento.
La estabilidad del voladizo se asegura en cada etapa de la
construccin
mediante postensamiento de tendones que se ubican en el ala
superior de la
viga. Una vez que todos los segmentos tpicos del cantilver se
construyen, las
vigas voladizas sern conectadas con la dovela de cierre y, de
esta forma, el
tamo principal se hace continuo por medio del concretado de un
segmento de
cierre de 2 m de largo.
Los tramos laterales de 75 m son sensiblemente ms largos que
la
longitud del brazo en voladizo del tramo principal. As,
aproximadamente los
ltimos 13 m de los tramos laterales, situados cerca de los
pilares externos 1 y
4, no se podrn construir mediante la tcnica de voladizo. Esta
parte se
construir sobre apoyos de carcter temporal.
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PUENTE RIMAC
Para iniciar la ejecucin de esta estructura, una de las
tareas
preliminares que se efectu fue el encauzamiento del ro Rmac
aguas arriba
del puente Huscar. Estos trabajos fueron necesarios debido a que
el eje de la
va est sobre el lecho de rio y tiene tal forma que uno de los
ramales de agua
est sobre el alineamiento propuesto. Para realizar dicho
encauzamiento se ha
diseado la construccin de un dique de piedra, considerando rocas
de 0,80 m
de dimetro mximo, bajo una longitud de 80 m, y en su prolongacin
un
terrapln (encimado) conformado por material propio de la zona.
Los niveles
dela corona del dique (enrocado) son controlados hasta un nivel
aproximado de
1,5 m por encima del nivel real del rio, y el del terrapln est
ubicado a 1 m por
encima del nivel de las plataformas de trabajo.
DEFENSAS PROVISIONALES EN EL RIO
Adems del trabajo de encauzamiento del ro se ha efectuado la
construccin de una defensa de roca y material propio. El
enrocado de
proteccin tendr una longitud en planta de 134, aproximadamente,
y se han
empleado rocas de 0,60 m de dimetro en promedio, teniendo un
nivel de
corona de 1 m por encima del nivel de las plataformas de trabajo
conformadas.
El diseo de este enrocado est hecho bajo la premisa que los
trabajos
se realizaran en pocas de estiajes. La funcin principal del
enrocado
propuesto es la de dar proteccin a trabajadores y maquinas que
se ubican en
el rea de trabajo, la cual se emplaza en la ribera del rio y est
destinada a la
construccin de la cimentacin a travs de pilotes y la columna del
eje O24, el
cual es uno de los pilares centrales del puente sobre el Rio
Rmac.
Cabe resaltar que tambin se han realizado labores de
ensanchamiento
del cauce del curso del rio mediante el proceso del corte de
volmenes de
material de lecho en las riberas del mismo.
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RELLENO Y COMPACTACION PARA PLATAFORMAS
Se han efectuado labores de rellenos compactados para la
conformacin
de las plataformas necesarios para trabajos de pilotajes y
excavaciones para
cimentaciones de los ejes O24-25-26-27. Los niveles de estas
plataformas
sern controlados hasta obtener 50 cm, (aproximadamente), por
encima del
nivel real del ro. El material a emplear para estas tareas ser,
principalmente,
el propio de la zona, proveniente de los cortes de taludes
(piedra grande y
material granular).
ESTRUCTURA
El Puente Rmac propuesto es del tipo mnsula y est conformado
por
tres vanos de 65 m, 110 m y 65 m, dando una longitud total de
240 m, dejando
libre todo el cauce del ro y proporcionando una longitud mayor a
lo
recomendado. La superestructura tiene 8,64 m de ancho, que
permite
desarrollar las dos lneas de riel para soportar la circulacin
del tren en ambas
direcciones.
La cimentacin de los pilares est conformada por zapatas
apoyadas
sobre pilotes debido a las grandes cargas que se transmiten, as
como los
posibles efectos de socavacin delos pilares cimentados en el ro.
La cantidad
de pilotes para cada uno de los pilares es de 9 nueve en cada
una de las
centrales, y de cinco en cada uno de los dos pilares
extremos.
En el diseo de las cimentaciones se ha considerado la ejecucin
de un
sistema de enrocado para proteger los estribos de los posibles
deslizamientos
de los taludes adyacentes, que podran ocurrir como consecuencia
de la
socavacin general, ocurrir una avenida del ro poco inusual.
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Ambos puentes han sido diseados como una superestructura de viga
continua de
concreto, tipo cajn vaciado in situ, que ser postensada en
voladizo balanceado desde
los dos pilares centrales. Este mtodo constructivo permite
edificar ambas estructuras
tratando de evitar o minimizar impactos n el cauce del ro y el
trfico desarrollado en la
Va de Evitamiento.
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CIMENTACIONES Y EXCAVACIONES
La parte de la cimentacin involucra a los pilotes medidos desde
el nivel
del fondo de zapata cabezal hasta la punta inferior del pilote.
Los trabajos a
ejecutar se consideran desde el nivel de fondo de zapata cabezal
hasta la
superestructura. Luego de haber realizado los trabajos de
vaciado de concreto
de los pilotes se procedi a la construccin de la zapata cabezal,
para lo cual
fue necesario hacer excavaciones en el lecho del ro.
CONCEPCION ESTRUCTURAL
El puente propuesto para el viaducto elevado sobre el ro Rmac es
del
tipo segmental de volados sucesivo, con un alineamiento de sur a
norte. Est
conformado por tres vanos de 65 m, 110 m y 65 m; el vano central
de 110 m
cruza exactamente sobre el ro Rmac, siendo entonces de una
longitud de 240
m, con una superestructura de 8,40 m de ancho y de altura
variable de 2,75 m
en los pilares extremos y 6 m en los pilares centrales, que
permiten desarrollar
las dos lneas del riel para soportar la circulacin del tren en
ambas direcciones.
El primer tramo del puente de 65 m, se ubica en una curva
horizontal de 400 m
de radio.
Este tablero est diseado para ser vaciado in situ con
concreto
postensado. Las juntas de dilatacin estn localizadas al final de
los soportes
de los pilares en luces cortas. Las juntas tambin constituyen
los lmites de los
puentes sobre el ro Rmac.
El diseo conceptual del puente segmental de volados
sucesivos
(cantilver) escogido para este cruce est directamente
relacionado con las
necesidades funcionales del mismo y los requerimientos
solicitados para este
cruce que permita construir el puente sobre el ro Rmac, tratando
de evitar o
minimizar impactos sobre el cauce del ro y el trafico
desarrollado en la Av. 9 de
Octubre.
El puente ha sido diseado como una superestructura de viga
continua
de concreto, tipo cajn y vaciado insitu, que ser postensada en
voladizo
balanceado desde los dos pilares centrales.
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Se han realizado perforaciones al suelo del ro
Hasta una profundidad de 35 m, en donde se han
Colocado varios pilotes que servirn de base a
17 columnas, de 30 Tn cada una, que soportaran
el peso de ambos puentes
La luz principal del puente tendr 110m y dos luces adyacentes de
65m
de largo cada una. Contiene un total de 4 pilares, siendo los
dos pilares
centrales de unin monoltica con la superestructura (empotrada),
y los dos
apoyos extremos restantes que soportan la viga cajn en apoyos
deslizantes.
Las juntas de expansin sern colocadas en los pilares
extremos,
constituyendo los lmites del puente segmental.
Esto ltimo sugiere un mtodo de construccin por volados
sucesivos
compensados, el cual consiste en construir el cajn del tablero
del puente
mediante dovelas o segmentos sucesivos , donde cada dovela de
concreto
se ejecuta en sitio mediante encofrado deslizante y soporta el
peso del
siguiente segmento y del encofrado.
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Cada voladizo tiene aproximadamente 55m de largo ; por lo
tanto,
hay 10m de luz posterior adyacente al ltimo pilar ( pilares 1 y
4) que no
pueden ser edificados con esta tcnica . Esta pequea porcin se
ejecutara
con apoyos temporales.
En general, el proceso de construccin escogido elimina el uso
de
apuntalamiento temporal en la luz principal de 110 m, que
resultara dificultoso
por la presencia del cauce del rio. Para esta fase del diseo se
han utilizado
cdigos que funcionan en condiciones de diseo de viento para
estructuras
similares , y para condiciones ssmicas en varias partes del
mundo.
La solucin estructural del puente segmental viene definida por
una
superestructura de viga continua de concreto, tipo cajn y
vaciado en sitio,
que ser postensada en voladizo balanceada desde los dos pilares
centrales
. El tablero se postensa con tendones de acero de alta
resistencia que
aseguren que todas las cargas durante la construccin y la etapa
de servicio
se realizan de acuerdo con los requisitos de los criterios de
diseo del
proyecto.
El anlisis estructural, diseo y detalles tienen en cuenta el
efecto de
las fuerzas debidas a las etapas de construccin. la
redistribucin de fuerzas
debido a la fluencia en funcin del tiempo y los efectos de
contraccin
resultante de cambios en el sistema esttico son debidamente
evaluados de
acuerdo al modelo de fluencia CEB-FIP 1990.
El puente tiene un total de cuatro pilares, siendo los dos
pilares
centrales monolticos con la superestructura (empotrada), y los
dos apoyos
extremos restantes , que soportan la viga cajn en apoyos
deslizantes ,
demarcando adems los limites mediante juntas de dilatacin .
La subestructura del puente segmental incluye las columnas que
son
de concreto reforzado y vaciados in situ. por otro lado debido a
la magnitud
de las cargas transmitidas , las caractersticas del suelo y el
relleno
existente , y los factores a considerar por efectos de socavacin
se tiene
que realizar una cimentacin profunda por medio de zapatas
apoyadas en
pilotes de gran dimetro excavados y vaciados in situ.
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Adems de transmitir las cargas verticales vivas y muertas al
suelo,
la superestructura tambin est diseada para resistir las fuerzas
laterales ,
siendo las ms importantes los efectos ssmicos y los efectos de
los
desplazamientos causados por la fluencia , la contraccin y la
temperatura .
El puente segmental escogido para el cruce sobre el rio Rmac
comprende tambin un conjunto de obras complementarias que
permiten
salvaguardar las estructuras de los posibles daos que generaran
las
avenidas extraordinarias del rio Rmac .
Estas obras complementarias comprenden la construccin de
sistemas de proteccin , encauzamiento y adicionalmente trabajos
de
limpieza del cauce.
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PILARES
Los pilares extremos 1 y 4 (ejes O24 y O27) son del tipo
monocolumnas
, con dimensiones de su seccin transversal de 3.50 m por 1.40m ,
mientras
que los pilares centrales 2 y 3 ( ejes O25 y O26) son del tipo
twin leaf que tiene
la composicin de dos columnas con la misma seccin que las
columnas
extremas , con la separacin de 1.40m de claro entre las dos
secciones . el
anlisis de los pilares centrales 1 y 2 (ejes O25 y O26), se
realiz
empleando un modelo global en 3D , en el que la altura libre de
las columnas
varia como sigue : 21.619 m para la pila O24 , 17.497 m para las
pilas O25 y
O26 , y 18.181 m para la pila O27.
Las columnas sern diseadas como rotulas plsticas para el caso
de
cargas ssmicas. con el fin de lograr los niveles de ductilidad
requeridos
para la formacin de una rotula plstica , es necesario el
confinamiento de la
columna de concreto , lo que se logra por medio de zunchos
estrechamente
espaciados en las zonas plsticas . Se debe de tener en cuenta
que le
acero de los pilares cumple con la norma ASTM A706.
CIMENTACIONES
El puente Rmac esta cimentado sobre pilotes perforados de 1.5 m
de
dimetro. Los pilares externos 1 y 4 (ejes O24 y O27) estn
fundados sobre un
grupo compuesto de cinco pilotes de 13.5 m de longitud. Dicho
grupo est
conectado a travs de un cabezal de pilotes de 11m por 9m por 2.5
m. Los
pilares internos 2y 3 (ejes O25 y O26) estn fundados sobre un
grupo
compuesto de nueve pilotes de 23m de longitud. Dicho grupo est
conectado
a travs de un cabezal de pilotes de 15m por 15m por 2.5m.
La configuracin de los pilotes est diseada para resistir los
momentos de nivel de servicio, fuerzas constantes, las cargas
axiales y las
demandas de fuerza inducida por el mecanismo de rotula plstica
de la
columna.
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CONSTRUCCIN
La ejecucin del tablero del puente se realizara con el mtodo
de
voladizo equilibrado. primero se construir la cimentacin y los
pilares
,incluyendo las dovelas vaciadas in situ que tambin servirn
como
segmentos de arranque de los voladizos que sern lanzados en los
dos
pilares interiores.
Cada segmento tpico posterior de 4m de largo sobre el voladizo
ser
lanzado con carro de avance desarrollado para adaptar el
encofrado a la
geometra de puente segmental.
El carro de avance se engancha del extremo de la viga en la
parte
construida y despus del concretado y fraguado de la dovela
correspondiente,
podr ponerse en marcha hacia adelante para construir el
siguiente
segmento.
La estabilidad del voladizo se asegura en cada etapa de la
construccin
por postensionamiento de tendones que se ubican en el ala
superior de la
viga .
Una vez que todos los segmentos tpicos del cantilver se
construyen
, las vigas voladizas sern conectadas con la dovela de cierre y,
de esta
forma , el tramo principal se hace continuo por medio del
concretado de un
segmento de cierre de 2 m de largo.
Los tramos laterales de 65 m son sensiblemente ms largos que
la
longitud del brazo en voladizo del tramo principal. As, los
ltimos 10m,
aproximadamente, de los tramos laterales, situados cerca de los
pilares
externos 1 y 4 no se pueden construir mediante la tcnica de
voladizo. Esta
parte se construir sobre apoyos de carcter temporal.
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CARACTERSTICAS COMUNES EN AMBOS PUENTES
ESTUDIO GEOTCNICO Y DE SUELOS
El consorcio metro de Lima, dentro de su programa de
estudios
geotcnicos, considero la ejecucin de sondajes diamantinos y
ensayos de
penetracin estndar, adems de la investigacin geofsica que abarca
los
puentes, para lo cual se efectuaron ensayos MASW y de refraccin
a o largo
del alineamiento de dichas estructuras.
El tramo o, donde se ubican Huscar y Rmac, eta conformado
por
material aluvial que pertenece al cono de deyeccin del rio.
Asimismo, cerca al
cauce se presentan terrazas artificiales con depsitos de
depsitos y basura.
Del registro de perforaciones desarrolladas por el consorcio
se
encontr material fluvial-aluvial de rio Rmac , conformados por
bolos y
cantos 20 cm a 60cm , englobados en una matriz de grava arenosa
con
algunos lentes de arena algo gravosa y, en muy pocos sectores ,
algunos
pequeos lentes de material fino de tipo limos y arcillas .
PARMETROS DE DISEO:
La velocidad mxima permitida ser de 80 km/h. Esta ser la
rapidez
en los puentes ya que se encuentran en tramos rectos. Las obras
tendrn
cada una un galibo mnimo entre calzada y estructuras sobre
pasante 5m (en
zona urbana), altura libre a considerar de acuerdo a la
evaluacin hidrulica, y
el sistema de va estar acondicionada especialmente para permitir
el
rodamiento y el guiado de los coches por medio de ruedas
metlicas. Las vas
estarn constituidas por rieles y elementos similares a los de
una va frrea
clsica, con una trocha estndar de 1.436mm.
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CARGAS
Para el clculo de las demandas por peso propio de los elementos
de
concreto se utiliz un peso unitario gc= 2.50tn/m3 , mientras que
las cargas
muertas se dieron en funcin a un metrado de cargas de peso
muerto tales
como balasto, riel, durmientes, bordes tpicos ,canaletas ,
etc.
Es importante notar que la magnitud de las cargas muertas es
considerablemente mayor a los niveles de carga que se presentan
en
puentes de carreteras y, por lo tanto , las estructuras de los
puentes ; al igual
que el resto del viaducto del metro de lima , tendr una
configuracin y
propiedades esencialmente distintas. Con respecto a las cargas
vivas
empleadas en el dimensionamiento, estas corresponden a las de un
tren de
dos coches ms la locomotora de maniobra (carga mxima por eje de
un
coche cargado de 11.58 tn y carga mxima por eje de la locomotora
de
maniobra de 17 tn).
PREDIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL:
En la construccin segmentada, los procedimientos de ejecucin de
las
superestructuras de los puentes se realizaran segmento por
segmento,
gradualmente, con voladizos desde dos pilares centrales. A
medida que los
voladizos avanzan en ambos lados, la secuencia de construccin
asegura que
esta se mantenga balanceada y equilibrada en todo momento.
La estabilidad del voladizo ser segura en cada paso de la
construccin, postensionando los cables (cordones de 19-0.6) que
estarn
en el ala superior de la viga. La unin de los voladizos en el
centro de la luz
principal se lograra mediante el vaciado de cierre.
Las losas de plataformas sern postensadas con cables de acero
de
gran resistencia para asegurar que todas las cargas durante la
construccin y
el servicio sean resistidas de acuerdo con los requisitos del
diseo del
proyecto.
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El anlisis estructural ,diseo y detalles consideran el efecto de
fuerzas
contenidas durante las etapas de construccin .la redistribucin
de fuerzas
debido a la fluencia y retraccin del concreto resultado de
cambios en el
sistema esttico son debidamente considerados usando el modelo de
fluencia
del concreto CEB-FIP de 1990.
Adems de transmitir las cargas verticales permanentes y vivas
al
terreno, las subestructuras tambin estn diseadas para soportar
los efectos
laterales, principalmente los efectos ssmicos y de
desplazamientos causados
por fluencia, retraccin y temperatura.
Los dos pilares centrales 2 y 3 en cada uno de los puentes
son
monolticos con la superestructura, mientras que los pilares
exteriores 1 y 4
permiten el libre desplazamiento longitudinal de la
superestructura .sin
embargo el desplazamiento relativo transversal en los pilares
extremos est
restringido mediante el empleo de llaves de corte .
El diseo est orientado a liberar los pilares exteriores de los
efectos de
fluencia o retraccin o desplazamientos relacionados con la
temperatura.
Esto lleva a un concepto ssmico en el que solo los dos pilares
centrales de
Huscar y Rmac participan longitudinalmente; sin embargo, de
modo
transversal, todos los pilares pueden resistir las fuerzas
ssmicas.
SUPERESTRUCTURA
Esta parte en ambos puentes estar conformada por una viga cajn
con
dos almas, relativamente gruesas, de 550mm de ancho, ya que una
porcin de
la seccin del alma ocupada por los ductos del postensado debe
ser
descontinuada al anlisis de capacidad de corte .adicionalmente,
almas
gruesas harn que sea ms fcil el posicionamiento de los anclajes
para
tendones y el vaciado de concreto de los mismos.
Las almas verticales, en contraste con las inclinadas, han
sido
propuestas para minimizar los costos de las formas requeridas
debido al
peralte variable. El peso propio de las vigas, que es de
proporcin considerable
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con respecto al peso total debido al proceso constructivo
envuelto, es
completamente soportado por las secciones en la vecindad de las
pilas; por lo
tanto, las secciones medias en las luces tienen mucho menos
esfuerzo que las
secciones cerca de los soportes .en consecuencia, esto nos lleva
a la opcin
de una viga con peralte variable, disminuyendo desde las pilas
hacia el punto
del vano.
El espesor mnimo de 250 mm del ala superior de la viga est
determinado por su resistencia transversal a la flexin bajo
cargas vivas;
mientras que el espesor del ala inferior de la viga, variable
desde 300mm
hasta 900 mm de espesor, est determinado por el recubrimiento
requerido
para los tendones localizados en su interior.
El peralte de la viga tiene una variacin parablica, la cual
corresponde
prcticamente con la deformacin de vigas en voladizo bajo peso
propio.
POSTENSADO
En ambas estructuras, el post tensado longitudinal del puente
segmental en
volados sucesivos est formado por tendones para voladizos y
tendones para
continuidad. Cada tendn est compuesto por un nmero variable de
cordones
de siete cables. Un cordn tpico tiene 15.2mm de dimetro y est
hecho de
acero de alta resistencia, con una capacidad mxima de 1860 M
Pa.
Los tendones de la viga en voladizo se colocan en las
proximidades del
ala superior de la viga y se instalan durante la construccin en
voladizo para
resistir el momento negativo. Estos tendones se tensan
simtricamente a cada
lado de los pilares centrales y se mantienen esencialmente
horizontales con el
fin de reducir la friccin y, por consiguiente, facilitar su
enroscado.
En comparacin con los tendones desviados convencionalmente,
esta
configuracin de pretensado conduce a una cierta prdida de la
capacidad
de corte, sin embargo, esta merma es fcilmente compensada ya
sea
aumentando el espesor del alma ,aadiendo ms acero en esta ltima
o
mediante la instalacin de pretensado vertical en la misma .cabe
resaltar que
tendones para continuidad sern instalados cerca del centro de
luz pues su
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objetivo es lograr la continuidad de la viga y resistir los
momentos resultantes
de flexin.
FICHA TCNICA
PROYECTO:
Ejecucin de obras civiles y electromecnicas del sistema
elctrico de transporte masivo de Lima y Callao. Lnea 1, tramo 2:
Av.
Grau san juan de Lurigancho.
SUBPROYECTO:
Tramo 0, Puente sobre la va de Evitamiento y el rio Rmac.
UBICACIN:
Distritos de Cercado, El Agustino y San Juan de Lurigancho
CLIENTE:
MTC-Autoridad Autnoma del Tren Elctrico.
CONTRATISTA:
Consorcio Metro de Lima
(Constructora Odebrecht GyM).
SUPERVISOR:
Consorcio cesel Poyry
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ENCOFRADO DE MODO EFICIENTE
Pr alas columnas de ms de 20 m se utiliz el encofrado vertical
ORMA que es
un sistema verstil que ya puede soportar grandes presiones de
concreto, y se
vienen utilizando en diferentes columnas del proyecto, lo
operarios previa
capacitacin, pudieron armar fcilmente el encofrado.
Las columnas fueron realizadas en dos etapas: en la segunda se
utilizaron las
CONSOLAS BMK y andamios BRIO, que sirvieron como plataforma de
trabajo
para colocar el encofrado ORMA de una manera segura y rpida.
Por otro lado para la dovela 0 donde se emplearan carros de
avance para los
puentes, se usaron cimbras MK de 20 m de altura lo cual sirve de
soporte para
los perfiles, hasta la empresa ULMA tambin ha brindado el
sistema de
andamios ULMA.
ULMA no solo brinda soluciones para grandes desafos, sino tambin
para
facilitar el bienestar y dar seguridad cuando se requiera.
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JUNIO 2014
CONSTRUCCIN DEL TRAMO 2 DEL METRO DE LIMA MUESTRAN GRAN
AVANCE.
Las obras del Tramo 2 de la lnea 1 del Metro de Lima,
continan
adelante. Por ejemplo, los puentes Huscar y Rmac, sobre la Va
de
Evitamiento y el ro Hablador, que son parte del citado tramo, se
encuentran,
hasta la fecha, en un avance del 57%.
La obra civil de las estaciones de dicho tramo, que tiene una
longitud de
12.40 km, se encuentra prcticamente terminada y ahora los
trabajos estn
ingresando a la fase mecnico-elctrica, es decir, colocar las
escaleras
mecnicas y las instalaciones elctricas necesarias para que pasen
los trenes
del Metro de Lima.
El ingeniero residente de esta obra, Walter Villavicencio,
inform que se
han levantado las columnas de los puentes Huscar y Rmac, de 30 m
de alto,
con el apoyo de una gra de 240 toneladas.
Estas columnas pesan 40 toneladas y ahora estamos trabajando en
el
puente Huscar, la superestructura en los pilares centrales, para
implementar
la metodologa de carros de avance y construir a nivel areo sin
tener que
interrumpir el trfico vehicular en la zona, precis.
Villavicencio tambin seal que para la construccin de dichos
puentes
se han levantado muros de contencin a fin de trabajar en el
lecho del ro
Rmac.
Dichos muros pueden soportar hasta 315 m3 de agua y estn
preparados para aguantar los embates del ro Hablador hasta en su
nivel ms
alto, como fue en enero pasado.
La proyeccin de este diseo es para soportar hasta 500 m3 de
agua
cuando se entregue la obra y, como se puede observar, aqu hemos
trabajado
sin problemas: el agua no ha ingresado para nada, recalc.
Cabe sealar que los puentes Huscar y Rmac tienen un plazo de 15
meses
para ser culminados y que cada uno tiene una longitud de 240 y
270 m2.
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BIBLIOGRAFIA
Metro de Lima, Lnea 2, (consulta internet
http://www.aate.gob.pe/metro-
de-lima/la-red/linea-2/) fecha 22 junio 2014 10pm.
Constructivo, Revista al servicio y desarrollo de la
construccin, ao 15
edicin 92, Abril Mayo 2013, pg. 41 51.