COMPARACIN TCNICA ECONMICA DE PUENTE DE LOSA VERSUS PUENTE DE VIGAS

MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL

ESTEBAN ANDRES PAVANI BAADOS

PROFESOR GUIA: DAVID CAMPUSANO BROWN

MIEMBROS DE LA COMISIN:

PEDRO ASTABURUAGA GUTIERREZ JUAN CARLOS LARENAS ROJAS

SANTIAGO DE CHILE MAYO 2008

UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL

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RESUMEN El uso de puentes de losas en Chile se ha iniciado en obras urbanas de slo dos autopistas concesionadas, el resto se constituyen en general de puentes de vigas, esto influye en la actualidad en distintas obras viales en sectores urbanos, donde a pesar de ser ambas soluciones fsicamente factibles, el desconocimiento de los factores influyentes y costos comparativos discrimina a los puentes de losas. Este estudio se basar en el caso del Puente Lazo de Salida del Enlace San Francisco, en Costanera Norte, donde se modific el diseo inicial basado en una estructura de vigas a una estructura de losa aligerada, para mejorar el diseo con un radio de curvatura ms amplio acordado con el MOP. Se estudiaron los costos de la obra realizada y de una nueva solucin en base a una estructura de vigas cumpliendo con la curvatura exigida, determinando la relacin de costos. En este caso los factores influyentes ms significativos, corresponden a la facilidad en sortear las restricciones geomtricas y la entrega de un producto esttico menos invasivo al entorno y a la ciudad. Tras el estudio de costos de la obra mencionada y la comprensin de las caractersticas principales de las tipologas analizadas junto a su sistema constructivo, se logra concluir que no existe una diferencia considerable en los costos comparativos entre tipologas que fundamente la discriminacin actual en el uso de puentes de losa. Ms an, en obras caracterizadas por trazados complejos, especialmente curvos, existe una alta posibilidad de una factibilidad econmica en el uso de la tipologa de losa.

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AGRADECIMIENTOS Gracias. A mi querida familia, A mis amigos, A mi polola, A los profesores por su paciencia y enseanza, A los ingenieros y ejecutivos por su tiempo, Y a todo aquel que me regal una palabra de apoyo.

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INDICE 1. INTRODUCCIN .................................................................................................................. 4

2. OBJETIVOS ............................................................................................................................ 6

3. ESTUDIO PUENTE LAZO SALIDA SAN FRANCISCO ....................................................... 7

3.1 Descripcin Obra Realizada................................................................................... 8 3.2 Descripcin Diseo Alternativo con Vigas........................................................ 13

4. ANLISIS Y COMPARACIN .......................................................................................... 21

4.1 Anlisis Econmico de Obra Lazo Salida San Francisco.............................. 21 4.2 Caractersticas de las Tipologas ......................................................................... 23 4.3 Estudio de Factores Influyentes en los Sistemas Constructivos ................... 25

5. DISCUSIN .......................................................................................................................... 29

6. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 31

7. BIBLIOGRAFA..................................................................................................................... 33

ANEXO A. Diseo de Viga y Verificaciones...................................................................... 34

ANEXO B. Detalles Cubicacin y Costos........................................................................... 53

ANEXO C. Planos de Disposicin General y Alzaprimado. .......................................... 61

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1. INTRODUCCIN En el diseo de estructuras de puentes el factor determinante para la tipologa es la luz del tramo que, en conjunto con otros factores del emplazamiento, determina la tipologa a utilizar. Para rangos de luces medias y bajas las estructuraciones dominantes son de puentes simplemente apoyados o continuos soportados mediante estructuras de pilares o muros. Dentro de estos rangos la materialidad de las estructuras puede variar desde enrejados de acero, vigas de acero, vigas de hormign precomprimido, vigas de hormign armado y estructuras de losa. Para tramos entre 15 y 40 metros aproximadamente se ha utilizado una estructuracin de vigas de hormign, con precompresin inicial (sea pretensada o postensada), permitiendo menores secciones de vigas para luces mayores. Para luces bajas, de 10 a 20 metros aproximadamente, el uso general de estructuras de vigas ha sido dominante en el territorio nacional. Sin embargo, la definicin de complejos trazados viales urbanos y la reduccin de los costos en la construccin asociados a las estructuras auxiliares, han modificado esta tendencia, y obligan en algunos casos, el estudio de la factibilidad de la tipologa de puentes de losa. Para luces menores a 10 metros, la solucin tradicional ha sido el uso de losa de hormign armado de seccin llena y en algunos casos de losa aligerada mediante tubos interiores. Alrededor del mundo ha aumentado el uso de puentes de losa, basndose principalmente en el factor esttico que permite disminuir el impacto visual, fomentado por el incremento de las autopistas urbanas, de tal manera que en pases europeos se exige la aplicacin de esta tipologa. En nuestro pas ha habido un auge en la construccin de autopistas urbanas, pero el conocimiento y utilizacin de puentes de losa aun es insuficiente. Para esto la recopilacin de informacin y la comparacin con la tipologa de puentes de losas es necesaria, de manera de fundamentar las decisiones de la tipologa a utilizar. La constructora Tecsa Fe Grande construy un puente de losa aligerada para la Autopista Costanera Norte en el sector del Enlace San Francisco en el Tramo 1 Oriente. Este puente fue inicialmente diseado con vigas, pero luego de modificaciones viales exigidas por el MOP, el diseo debi ampliar sus curvas, de manera de aumentar la velocidad mxima permitida en el ramal, lo que deriv en un nuevo diseo que se propuso con losa aligerada. Esta propuesta no incluy un estudio econmico minucioso y la comparacin

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de costos basada en las cubicaciones y precios unitarios en la solucin tradicional de vigas, result deficiente para la solucin del puente de losa. Esta obra fue un buen ejemplo, por tanto para realizar una comparacin econmica adecuada y definir los factores ms influyentes para obtener criterios reales de comparacin entre estos dos tipos de puentes. La informacin que se pueda recopilar en esta memoria podr ser antecedente para los nuevos proyectos que son ligados a autopistas urbanas, cuyo diseo inicial es en base a una tipologa de losas, permitiendo una estimacin anticipada de costos y factores influyentes en su construccin, que correspondan al momento de concebir los proyectos, ofrecer alternativas en licitaciones, o negociar el contrato de construccin.

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2. OBJETIVOS La presente memoria tiene como objetivo principal aportar informacin de los costos y de los factores influyentes en la construccin de estructuras de tipologa de losa aligerada. Para estimar los rangos de costos y obtener la comparacin con la tipologa de vigas, sistema cuyo uso es el ms masivo en Chile, corresponder exponer las caractersticas diferenciales de la tipologa de losas. Este estudio consiste en utilizar como base una obra ya realizada con la tipologa de losa y formular el diseo alternativo con la tipologa de vigas. La manera de igualar las condiciones en la comparacin, fue asumiendo que el diseo realizado de losas aligeradas por un ingeniero de gran experiencia, cuenta ya con una alta optimizacin relativa al perfil utilizado, con un diseo mediante vigas que se presentar lo ms ptimo posible, sin obviar los procedimientos constructivos dado que es una variable muy significativa en el presupuesto de la obra. Realizada la comparacin podr estimarse la diferencia en costos que se presentan entre estas tipologias. Esta diferencia puede asumirse como el costo asociado al factor esttico que aporta la tipologa de losas. Como los costos estn ligados a la obra en estudio, se realizar un anlisis a las caractersticas bsicas de ambas tipologas para determinar los factores que afectan a los costos. La determinacin de los factores con ms influencia en el estudio de costos, puede ligar las tipologas a obras especficas bajo requisitos y condiciones fsicas que permitan una disminucin de costos con el uso de puentes de losas, por lo tanto, una factibilidad econmica de esta tipologa.

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3. ESTUDIO PUENTE LAZO SALIDA SAN FRANCISCO La obra en estudio se encuentra en la comuna de Vitacura y Lo Barnechea perteneciente a la Autopista Urbana Costanera Norte, en el enlace denominado San Francisco, ya que en ese sector la Autopista intersecta al camino San Francisco de Ass. Este enlace se forma por un paso superior de la costanera sobre el puente San Francisco y dos ramales de salida hacia el puente San Francisco. Especficamente el enlace a estudiar corresponde al ramal F cuya funcin es realizar el movimiento de flujo entre la Costanera Norte (desde el poniente) hacia el norte, sirviendo a los usuarios que se dirigen a la Comuna de Lo Barnechea. Inicindose en la rasante correspondiente a la autopista y Paso Superior San Francisco, y se emp