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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN
MAESTRÍA EN ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN
EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LA REPARACIÓN Y CONSERVACIÓN DEL
PUENTE HUATEPANGO EN EL ESTADO DE HIDALGO.
T E S I S que para obtener el Grado de
Maestro en Administración de la Construcción presenta:
LUIS LOPEZ AL VARADO
Estudios con reconocimiento de validez oficial por la Secretaría de Educación Pública conforme al acuerdo No. 2004454 de fecha 15 de Diciembre de 2000
PACHUCA DE SOTO HIDALGO. Agosto del 2007.
ÍNDICE Pág.
INTRODUCCIÓN 4
ANTECEDENTES. 18
DEFINICIÓN DE PUENTE Y BREVE RESEÑA HISTÓRICA 18
CLASIFICACIÓN DE PUENTES 19
HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LOS PUENTES EN MÉXICO. 23
CAPITULO I ESTRUCTURAS EN LOS PUENTES 24
1.1. SUBESTRUCTURA EN PUENTES. 24 DEFINICIÓN
TIPOS DE CIMENTACIONES. 25
SUPERFICIALES (ZAPATAS) 25
PROFUNDAS 27
CILINDROS Y CAJAS DE CIMENTACIÓN. 28
1.2. SUPERESTRUCTURAS EN PUENTES. 29
DEFINICIÓN 30
TIPOS DE SUPERESTRUCTURAS. 35
CAPITULO II REPARACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LOS PUENTES 35
2.1 CAUSAS Y DANOS EN LA SUBESTRUCTURA Y
SUPERESTRUCTURA 40
2.2 CONSERVACIÓN Y /O REPARACIÓN 53
CAPITULO I I I PROYECTO PUENTE HUATEPANGO 54
3.1 ANTECEDENTES 54
3.2 DIAGNOSTICO TÉCNICO DEL PUENTE 56
3.3. PRESUPUESTO DE REPARACIÓN Y CONSERVACIÓN 57
3.3 CONCLUSIONES 57
CAPITULO IV FACTIBILIDAD ECONÓMICA DEL 58
PROYECTO
4.1 METODOLOGÍA 58
4.2.- ASPECTOS ECONÓMICOS A CONSIDERAR DENTRO DEL
PROYECTO 60
4.3.- EVALUACIÓN ECONÓMICA 67
CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 72
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS
INTRODUCCIÓN
A través de la historia las vías de comunicación han sido parte primordial en el desarrollo y evolución del hombre, estas han permitido la interacción entre individuos, el comercio, la comunicación y hasta la guerra. Las principales vías de comunicación son las terrestres, compuestas por los caminos y los puentes, estos últimos objeto de nuestro estudio. Los puentes han evolucionado junto con nuestro país, permitiendo la comunicación en nuestra accidentada orografía, pero, representan el mismo problema que las vías carreteras; un desgaste natural que los pueden llevar incluso al colapso. Los puentes pueden tener diferentes daños en su estructura, ya sean provocados por el paso del tiempo o por eventos naturales extraordinarios como avenidas máximas. Es necesario saber diferenciar entre las fallas o desperfectos en los puentes para así, distinguir entre la acción a seguir; reparar o sustituir, según sea el caso, sin olvidar la importancia de conservar. Será objetivo de este trabajo identificar y diagnosticar el estado físico del puente huatepango, localizado en la comunidad de huatepango en el estado de hidalgo, y proponer un plan de de reparación y conservación para conocer la factibilidad económica de la inversión.
ANTECEDENTES
DEFINICIÓN DE PUENTE Y BREVE RESEÑA HISTÓRICA
PUENTE: Estructura que proporciona una vía de paso sobre el
agua, una carretera o un valle. Los puentes suelen sustentar un
camino, una carretera o una vía férrea, pero también pueden
transportar tuberías y líneas de distribución de energía, los que
soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos, los
puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados
por un conjunto de tramos cortos se suelen llamar viaductos; se
llaman pasos elevados los puentes que cruzan las autopistas y
las vías de tren, un puente bajo, pavimentado, sobre aguas
pantanosas o en una bahía y formado por muchos tramos cortos
se suele llamar carretera elevada.
El arte de construir puentes tiene su origen en la misma
prehistoria, puede decirse que nace cuando un buen día se le
ocurrió al hombre prehistórico derribar un árbol en forma que, al
caer, enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que
deseaba establecer un vado, la genial ocurrencia le eximía de
esperar a que la caída casual de un árbol le proporcionara un
puente fortuito, también utilizó el hombre primitivo losas de piedra
para salvar las corrientes de pequeña anchura cuando no había
árboles a mano, en cuanto a la ciencia de erigir puentes, no se
remonta más allá de un siglo y nace precisamente al establecerse
los principios que permitían conformar cada componente a las
fatigas a que le sometieran las cargas.
PUENTE PRIMITIVO
El arte de construir puentes no experimentó cambios sustanciales
durante más de 2000 años, La piedra y la madera eran utilizadas
en tiempos napoleónicos de manera similar a como lo fueron en
época de Julio Cesar e incluso mucho tiempo antes. Hasta finales
del siglo XVIII no se pudo obtener hierro colado y forjado a precios
que hicieran de él un material estructural asequible y hubo que
esperar casi otro siglo a que pudiera emplearse el acero en
condiciones económicas.
Al igual que ocurre en la mayoría de los casos, la construcción de
puentes ha evolucionado paralelamente a la necesidad que de ellos
se sentía, recibió su primer gran impulso en los tiempos en que
Roma dominaba la mayor parte del mundo conocido, a medida que
sus legiones conquistaban nuevos países, iban levantando en su
camino puentes de madera más o menos permanentes; cuando
construyeron sus calzadas pavimentadas alzaron puentes de piedra
labrada. La red de comunicaciones del Imperio Romano llegó a
sumar 90000 km de excelentes carreteras.
A la caída del Imperio sufrió el arte un grave retroceso, que duró
más de seis siglos, si los romanos tendieron puentes para salvar
obstáculos a su expansión, el hombre medieval veía en los ríos una
defensa natural contra las invasiones, el puente era, por tanto, un
punto débil en el sistema defensivo feudal, por tal motivo muchos
puentes fueron desmantelados y los pocos construidos estaban
defendidos por fortificaciones. A fines de la baja Edad Media
renació la actividad constructiva principalmente merced a la labor
de los Hermanos del Puente, rama benedictina, el progreso
continuó ininterrumpidamente hasta comienzos del siglo XIX.
La locomotora de vapor inició una nueva era al demostrar su
superioridad sobre los animales de tiro La rápida expansión de las
redes ferroviarias obligó a un ritmo paralelo en la construcción de
puentes sólidos y resistentes, por último, el automóvil creó una
demanda de puentes jamás conocida, los impuestos sobre la
gasolina y los derechos de portazgo suministraron los medios
económicos necesarios para su financiación y en sólo unas
décadas se construyeron más obras notables de esta clase que en
cualquier siglo anterior, el gran número de accidentes ocasionados
por los cruces y pasos a nivel estimuló la creación de diferencias de
nivel, que tanto en los pasos elevados como en los inferiores
requerían el empleo de puentes, en una autopista moderna todos
los cruces de carreteras y pasos a nivel son salvados por este
procedimiento.
LOS PRIMEROS PUENTES ' Es probable que los primeros puentes
se realizaran colocando uno o más troncos para cruzar un arroyo o
atando cuerdas y cables en valles estrechos, este tipo de puentes
todavía se utiliza, los puentes de un tramo (llamamos tramo a la
distancia entre dos apoyos) son un desarrollo de estas formas
elementales. El método de colocar piedras para cruzar un río,
mejorado con troncos situados entre las piedras para comunicarlas,
es el prototipo de puente de múltiples tramos, los postes de madera
clavados en el fondo del río para servir de apoyo de troncos o vigas
permitieron atravesar corrientes más anchas y caudalosas, estos
puentes, llamados de caballete, se utilizan todavía para atravesar
valles y ríos en los que no interfieren con la navegación. El uso de
pilas de piedra como apoyo para los troncos o maderos fue otro
avance importante en la construcción de puentes con vigas de
madera, la utilización de flotadores en lugar de apoyos fijos creó el
puente de pontones, los puentes de vigas de madera han sido los
más utilizados desde la antigüedad, aunque según la tradición se
construyó un puente de arco de ladrillos hacia el 1800 a.C. en
Babilonia. Otros tipos de construcción, como los puentes colgantes
y los cantiliver, se han utilizado en la India, China y Tibet, los
puentes de pontones los utilizaban los reyes persas Darío I y Jerjes
I en sus expediciones militares.
Los romanos construyeron muchos puentes de caballete con
madera, uno de los cuales se describe con detalle en la obra
Comentarios sobre la guerra de las Galias de Julio César. Sin
embargo, los puentes romanos que se mantienen en pie suelen
sustentarse en uno o más arcos de piedra, como el puente de
Martorell cerca de Barcelona, en España, construido hacia el
219 a.C, y el Ponte di Augusto en Rímini, Italia, del siglo I a.C. El
Pont du Gard en Nimes, Francia, tiene tres niveles de arquerías
que elevan el puente a 48 m sobre el río Gard, con una longitud de
261 m; es el ejemplo mejor conservado de gran puente romano y
fue construido en el siglo I a.C. La utilización de arcos de medio
punto derivó más tarde en la de arcos apuntados, los arcos
modernos suelen ser escarzanos o con forma semielíptica, ya que
permiten tramos más largos sin interrumpir la navegabilidad y con
altura moderada, el puente sobre el río Tweed (1803) en Kelso,
Escocia, ejemplo de puente de arco semielíptico, fue diseñado
por el ingeniero británico John Rennie.
PUENTE ROMANO
Los puentes de vigas tienen limitada la longitud de los tramos por
la resistencia de las vigas, esta limitación se supera ensamblando
las vigas en triángulos, Leonardo da Vinci esbozó puentes de este
tipo, y el arquitecto italiano Andrea Palladio probablemente
construyó varios, en Suiza se construyeron dos puentes de vigas
trianguladas en 1760, sin embargo, la construcción de estos
puentes no se desarrolló a gran escala hasta después de 1840.
LOS PUENTES MODERNOS : Los puentes actuales se identifican
por el fundamento arquitectónico utilizado, como cantiliver o de
tirantes, colgantes, de arco de acero, de arco de concreto, de arco
de piedra, de vigas trianguladas o de pontones. Cuando es
necesario respetar el paso de barcos por debajo del puente y no es
posible construirlo a la altura precisa se construyen puentes
móviles, a continuación se indican algunos ejemplos importantes de
los diferentes tipos de puentes.
PUENTES DE TIRANTES : Este tipo de puente se caracteriza
porque los tramos no se sujetan por sus extremos, sino cerca del
centro de sus vigas. El puente de Normandía, de 2,200 m de
longitud, inaugurado en 1995, atraviesa el estuario del Sena desde
Le Havre a Honfleur, en Francia, su tramo central tiene una
longitud de 856 m, el puente de Normandía está diseñado para
soportar vientos de hasta 120 kilómetros por hora; El puente de
Forth, sobre el estuario de Forth en Queensferry, Escocia, es un
puente ferroviario de acero con dos tramos principales de 520 m
cada uno, y una longitud total de 1,6 km; fue construido entre 1882
y 1890 por los ingenieros John Fowler y Benjamin Baker; El puente
de Quebec, sobre el río San Lorenzo (Quebec, Canadá), terminado
en 1917, tiene un tramo principal de 550 m; soporta una carretera y
una vía de tren de dos carriles; El puente de Carquinez Strait, cerca
de San Francisco, Estados Unidos, terminado en 1927, tiene dos
tramos de 335 m y unos tramos de anclaje de 152 m, fue diseñado
para resistir terremotos; El puente Howrah, sobre el río Hooghly en
Calcuta, la India, tiene un tramo principal de 457 m, y se inauguró
en 1943; El Gran Puente de Nueva Orleans (1958) sobre el río
Mississippi (Estados Unidos) tiene un tramo principal de 480 m; El
puente de Barrios de Luna sobre el embalse de Barrios de Luna, en
España, es el mayor puente del mundo atirantado de concreto,
entró en funcionamiento en 1985 y cubre una luz de 440 metros.
PUENTE DE TIRANTES
PUENTES COLGANTES : El ingeniero estadounidense de origen
alemán John Roebling diseñó y construyó en 1846 un puente
colgante de 308 m sobre el río Ohio en Wheeling, Virginia, Estados
Unidos, fue el primer puente colgante de cables construido en el
mundo; El Golden Gate, en San Francisco, Estados Unidos,
inaugurado en 1937, tiene un tramo central de 1,280 m suspendido
de unas torres de 227 m de altura, tiene un margen de altura de
67 m; El puente sobre el estrecho del Bosforo en Estambul,
Turquía, tiene un tramo central de 1,079 m. Se inauguró en 1973 y
constituye la primera comunicación permanente de autopista entre
Europa y Asia. Hasta 1995; El puente de Humber era uno de los
puentes colgantes más largos del mundo; se construyó en 1980 en
el estuario del río Humber, en Inglaterra, con un tramo central de
1,410 m;EI puente colgante más alto, 321 m sobre el nivel del agua,
atraviesa el Royal Gorge sobre el río Arkansas, en Colorado,
Estados Unidos; El puente General Belgrano, situado sobre el río
Paraná, tiene una longitud de 2,000 m; En 1998 se inauguró en
Lisboa el puente Vasco da Gama, el mayor puente de toda Europa,
con casi 18 km de longitud. Este puente, situado en la
desembocadura del río Tajo, aliviará el tránsito de vehículos por el
puente Veinticinco de Abril, inaugurado en 1966 y con 1,013 m de
luz.
GOLDEN GATE (SAN FRANCISCO EE.UU )
PUENTES EN ARCO DE ACERO : El ingeniero estadounidense
James Buchanan Eads construyó el primer puente de acero sobre
el río Mississippi en Saint Louis, Missouri, en el año 1874; El puente
ferroviario Hell Gate, sobre el río East, en Nueva York, era el puente
de arco de acero más largo del mundo cuando se inauguró en 1917,
con un tramo principal de 298 m; El puente que atraviesa el río
Niágara desde Queenston, Ontario, Canadá, a Lewiston, Nueva
York, Estados Unidos, inaugurado en 1965, utiliza un arco de acero
de 305 metros.
PUENTE EN ARCO DE ACERO
PUENTES EN ARCO DE CONCRETO: Durante el comienzo del
siglo XX, el desarrollo del concreto reforzado proporcionó grandes
progresos a la construcción de puentes con arcos de concreto. El
puente del Esla, sobre el río Esla, en España, con un tramo central
de 197 m, se construyó en 1940; El puente de Gladesville (1964) en
Sydney, Australia, se eleva 46 m sobre el río Parramatta con un
arco de 305 m; En Croacia se construyó un puente de arco de
concreto de 390 m de longitud y 67 m de altura en 1979; El puente
Tancredo Neves se sitúa sobre el cañón del río Iguazú y une la
localidad de Puerto Iguazú (Argentina) con la ciudad de Foz do
Iguacu (Brasil).
La construcción de viaductos se ha efectuado con puentes de
arcos múltiples de concreto. El viaducto ferroviario Tunkhannock,
en Pennsylvania, Estados Unidos (1916), tiene 724 m de longitud
y está formado por diez arcos de 55 m y dos de 30 m; El viaducto
para automóviles Columbia, también en Pennsylvania, tiene una
longitud de 2,090 m y está formado por 28 arcos de 56 metros.
PUENTE EN ARCO DE CONCRETO
PUENTES EN ARCO DE PIEDRA : El desarrollo del tren provocó la
reutilización de los arcos de medio punto en la construcción de
puentes, realizados con piedra tallada en los lugares donde esto
resultaba económico. El viaducto de piedra de Ballochmyle, que
cruza el río Ayr cerca de Mauchline, en Escocia, tiene un tramo
soportado por un arco de medio punto de 55 m; Un viaducto de
3,658 m compuesto por 222 arcos de piedra comunica la ciudad de
Venecia con tierra firme; El tramo soportado por arco de piedra más
grande, de 90 m, es el puente de Syra, en Plauen, Alemania, se
terminó en 1903, no se han seguido construyendo más puentes con
arcos de piedra por su alto costo.
PUENTE EN ARCO DE PIEDRA
PUENTES DE VIGAS TRIANGULADAS : La construcción de
puentes con vigas de acero trianguladas o reticuladas se ha
empleado mucho por su bajo costo, desarrollos recientes han
aumentado la longitud de los tramos, así como la utilización de
estructuras reticuladas continuas.
u
En los últimos años se ha desarrollado la llamada construcción
ortotrópica, en la cual unas planchas de acero de refuerzo actúan
al mismo tiempo como soporte de la calzada y como soporte de
las vigas transversales y de las vigas maestras longitudinales.
Inaugurado en 1967, el mayor puente de este tipo es el San
Mateo-Hayward, en San Francisco, Estados Unidos.
PUENTES DE PONTONES : Son puentes flotantes permanentes, a
diferencia de las estructuras temporales militares, que se instalan
en lugares donde las condiciones locales lo hacen necesario. Un
puente flotante de 466 m atraviesa el río Hooghly, en Calcuta, la
India; soporta una carretera a 8.2 m sobre el agua con 14 pares de
pontones de hierro, de 48 m de largo y 3.1 m de ancho.
PUENTE DE PONTONES
PUENTES MÓVILES : Además de las secciones de algunos
puentes de pontones, los tramos móviles pueden ser basculantes
(puentes levadizos),
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Basculantes
giratorios o de elevación vertical, según las necesidades locales, el
primer tipo de puente basculante fue el ala abatible de madera que
servía para cruzar el foso de los castillos y que se elevaba con
cadenas desde el interior, este tipo de puente, con uno o dos
tramos de bisagra y contrapesados, es apropiado para vías
navegables estrechas con mucho tráfico. El Puente de la Torre
(1894) sobre el río Támesis, en Londres, es el ejemplo más famoso
de este tipo de construcción.
Los puentes giratorios tienen un tramo móvil montado sobre un
pivote o plataforma giratoria en su centro, el tramo más largo de
este tipo de puente, con 166 m, es el de un puente para trenes y
automóviles, terminado en 1927 que cruza el Mississippi en Fort
Madison, Iowa, Estados Unidos.
Giratorio
Los puentes de elevación vertical se utilizan para tramos largos
donde es necesario despejar toda la anchura del canal y a una
altura considerable, el tramo de elevación vertical más largo
transporta una vía de tren sobre Arthur Kill, entre Staten Island y
Elizabeth, Nueva Jersey, Estados Unidos, se construyó en 1959.
El tramo mide 170 m y tiene un margen de altura de 9.5 m cerrado
y 41 m levantado.
Rente de elevación vertical
LAS PARTES QUE FORMAN UN PUENTE SON :
Elementos portantes (Generalmente vigas).
En la Superestructura Diafragmas.
Sistemas de piso (Losas).
Pilas y estribos.
En la subestructura Sistemas de apoyo.
Otros elementos de soporte de la superestructura.
Pilotes.
En la cimentación Zapatas de cimentación.
Pilastrones.
Juntas de dilatación.
Sistemas de drenaje.
En el equipamiento Parapetos.
Señalizaciones.
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PARTES DEL PUENTE (ELEVACIÓN)
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PARTES DEL PUENTE (PLANTA)
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PARTES DEL PUENTE (CORTE TRANSVERSAL)
CLASIFICACIÓN DE PUENTES
A los puentes los podemos clasificar según su función y utilización,
materiales de construcción y tipo de estructura.
A los puentes según su función y utilización se les puede clasificar
en:
• Puentes peatonales.
• Puentes, viaductos o pasos carreteros.
• Puentes, viaductos o pasos ferroviarios.
Según sus materiales de construcción, los puentes podrán ser de:
• Madera.
Mampostería.
• Acero Estructural.
• Concreto Armado.
. Concreto Presforzado.
Dependiendo del tipo de estructura, los puentes podrán ser:
• Libremente Apoyados.
• Tramos continuos.
• Arcos.
• Atirantados.
• Colgantes.
• Doble Voladizos.
HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LOS PUENTES EN WIEX1CO.
ÉPOCA PREHISPANICA.- Desde el tiempo de los primeros
pobladores del continente americano (y en particular de lo que
ahora es nuestro país), los accidentes naturales, como barrancas,
ríos, cañadas y pantanos, fueron obstáculos para la búsqueda de
los satisfactores elementales de los grupos étnicos.
Además el carácter bélico y conquistador de algunos grupos
propició la necesidad de superar los obstáculos encontrados,
utilizando en primera instancia los materiales disponibles en cada
región. Se cree que para vencer las adversidades, inicialmente en
hombre observó las soluciones ofrecidas por la casualidad, es decir,
árboles caídos sobre cauces o barrancos ocasionando puentes
espontáneos; para después idear puentes hechos artificialmente.
Las civilizaciones mesoamericanas, dominaron sus territorios con
tránsito peatonal, pues no conocían las bestias de transporte y
arrastre, así como la rueda. Sus limitaciones les obligaron a recorrer
y conocer senderos que se pudieran transitar con rapidez y
seguridad.
En la época prehispánica entre los caminos mas conocidos esta el
Sacbe Maya, que recorría toda la península de Yucatán, con
caminos revestidos a un mismo nivel con roca blanca. Fueron los
Mayas los primeros en usar el arco, en claros hasta de 15 metros.
En el caso del imperio Azteca, los caminos que llegaban a la capital,
eran transitados principalmente por tamemes, usando troncos
caídos como puentes.
Cuando Hernán Cortés y sus tropas llegaron a la gran Tenochtitlan,
quedaron asombrados por la magnificencia de la ciudad, que se
encontraba en un islote al centro un sistema de lagos. Los cronistas
cuentan que de ese islote, salían calzadas en dirección de los 4
puntos cardinales, en la calzada de Iztapalapa se encontraba en
puente de Xoloc, desmontable en situaciones de defensa.
En la zona de intersección de las calzadas, se construyeron,
puentes apoyados sobre estacas de madera, a manera de pilotes,
para afianzar el terraplén de la calzada, y soportar las vigas que
eran troncos de árbol. Se han encontrado indicios de los materiales
usados en los primeros puentes (troncos, ramas, estacas, piedras,
estuco y barro), sin encontrar la utilización de metal alguno en la
época prehispánica.
ÉPOCA VIRREINAL.- Ante la exigencia de construir obras para el
nuevo esquema de sociedad que impusieron los españoles y a
causa de la baja existencia de materiales en el lugar, se utilizaron
materiales producto del desmantelamiento y destrucción de las
obras construidas por los nativos, principalmente compuestas por
piedra.
Entre 1603 y 1607 se comenzó la construcción del acueducto de
Tlaxpana, compuesto por más de mil arcos. Para extender la
conquista, se construyeron por todo el país puentes hechos
rústicamente, que permitieran el paso de bestias.
En una expedición en el sureste del país, debido a la situación del
terreno, se utilizaron pilotes de madera hincados rústicamente,
mismos que tenían una vida útil corta, pues las corrientes los
arrastraban con facilidad.
Durante el Virreinato se construyeron puentes y acueductos
mediante arcos de mampostería, apoyados con dos tipos de piedra
característicos, el tezontle y el tecali; usando el ladrillo hasta finales
del siglo XVI.
En el siglo XVII, México ya contaba con numerosos y grandes
puentes colgantes, sin variar hasta el siglo XIX.
SIGLO XIX.- Después de concluir contiendas civiles y guerras con
naciones extranjeras, México comienza su vida independiente, la
primera mitad de este siglo enfrentando graves problemas
económicos, mismos que impiden un avance significativo en la
construcción de puentes, limitándose a unos cuantos, usando un
viejo sistema de arco de cantera y mampostería con vigas de
madera. En la segunda mitad del siglo comienzan a construirse mas
puentes, sobre todo para completar vías férreas del país,
volviéndose más común el puente de hierro con apoyos de
mampostería.
Debido a las mayores intensidades de carga que debían soportar
los puentes, las cimentaciones se proyectaban para resistir más,
esto se conseguía utilizando empíricamente mayores anchos y
profundidades de desplante para los apoyos.
SIGLO XX.- En los inicios del siglo XX, México se vio envuelto en
una revolución armada , basada tácticamente en la posesión y
destrucción de vías férreas y puentes, por lo que en la segunda
década del siglo, la existencia de puentes retrocedió hasta la época
del virreinato.
Durante la presidencia de Plutarco Elias Calles, comienza la
reconstrucción de la red carretera y ferroviaria mexicana, además
de su modernización, pues un nuevo tipo de transporte vivía su
apogeo; el automóvil.
En el primer cuarto de siglo, los materiales usados, ya eran:
mampostería, concretos, varillas y viguetas de acero. Las
cimentaciones fueron construidas mediante estribos y pilas de
mampostería o caballetes de concreto reforzado, cimentados por
superficie.
Para 1930 se comienza a difundir el uso de concreto armado en
México, acompañando ya la construcción de puentes con estudios
geológicos que permiten identificar el tipo de suelo y la cimentación
más viable.
Para finales de la segunda guerra mundial, la recién creada S.C.T.
fue pionera en controlar la calidad de los puentes en México.
Construidos ahora en su mayoría con concreto hidráulico armado,
además de dictar normas para su respectiva construcción.
En los años 50 comienza a difundirse el uso de cilindros de
cimentación hincados por el método del pozo indio, donde las
condiciones hidráulicas del terreno dificultaban la tradicional
excavación a suelo abierto. En esta época se usan cementos
resistentes a sulfatos, por lo que los puentes construidos son mas
resistentes y duraderos, con la llegada de maquinaria se
optimizaron recursos y procesos, en las últimas décadas del siglo
XX, se desarrolló con particular intensidad el uso de pilotes de tubo
metálico.
Las pilas coladas en sitio se utilizaron en la construcción de
cimentaciones de puentes mexicanos a partir de los años 70,
viviendo su auge en los 80 y 90, acompañado de modernos análisis
de geotecnia y estructuras.
A la fecha la red de puentes en México en la jurisdicción de la Red
Carretera Federal a cargo de la Dirección General de Conservación
de Carreteras, cuenta con aproximadamente 6,500 puentes de todo
tipo, apoyados en cualquier tipo de terreno, algunos del tipo mas
moderno y diseñados y construidos por tecnología e ingenio de
ingenieros mexicanos.
CAPITULO I ESTRUCTURAS EN LOS PUENTES
1.1 SUBESTRUCTURAS EN PUENTES
DEFINICIÓN.
Debido a que el desempeño mecánico de un puente origina la
concentración intensa de cargas en sus apoyos, resulta lógico decir
que entre mas grande sea el claro de un puente, mayor será la
demanda de apoyo. Las características de los materiales de apoyo
y de construcciones disponibles, así como los demás recursos
constructivos y condiciones generales del caso, suelen ser los
elementos de partida para plantear los procedimientos y programas
constructivos.
Hoy es común que en los proyectos de puentes carreteros se
definan las ventajas y desventajas de hacerlo en un lugar u otro,
dependiendo de sus características geotécnicas, estructurales, e
hidráulicas.
Para evaluar geotécnica mente los sitios de apoyo de un puente, se
deben hacer exploraciones previas (geológicas, geofísicas y
geotécnicas) que permitan caracterizar y catalogar correctamente el
suelo que va recibir la cimentación. Algunas veces el lugar requiere
correcciones, las cuales podremos prever técnica y
económicamente.
Es evidente que un mal estudio geotécnico se refleja en una futura
obra, en el costo total de la inversión, ocasionando obras
inconclusas o con graves errores.
A partir de estos estudios se decide que tipo de cimentación usar:
zapatas, pilotes precolados, pilotes colados en el lugar, pilotes
metálicos, cajones, cilindros, o una combinación de ellos.
IPOS DE CIMENTACIONES.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES (ZAPATAS) : Para los
constructores de puentes una cimentación será superficial, si es
posible tener acceso a ella, para construirla y observarla
directamente en la excavación a cielo abierto, aun cuando el nivel
de desplante se encuentre, en ocasiones a gran profundidad.
ZAPATA PARA ESTRIBO EN PUENTE (PUENTE QUETZALAPA, JACALA HGO )
Cuando hay terrenos resistentes que permiten apoyar la zapata a
profundidades someras, el nivel de desplante suele quedar
determinado por la prevención de futuras erosiones, provocadas por
el agua, por ataque erosivo a las márgenes y por consideraciones
análogas. Desde este punto de vista, probablemente no son
convenientes profundidades menores a 2 metros, aun en los casos
más favorables.
Las cimentaciones superficiales son comunes para puentes; su
utilización esta justificada, por las características del terreno como
son: La resistencia al corte, y en el caso de ríos, la resistencia a la
socavación máxima que se anticipa racionalmente.
Su aplicación se justifica y es adecuada en sitios rocosos o suelos
competentes, siendo muy atractiva por su relativo bajo costo y su
desempeño correcto. Por otro lado se deben construir preparando el
terreno, para que se distribuya la carga correctamente y evitar
futuros asentamientos.
El colado de zapatas y dados podrá realizarse en etapas, cuidando
que las juntas no provoquen grietas que pongan en peligro la
estabilidad del puente.
Es importante vigilar el correcto posicionamiento del acero, la
proporción adecuada en el concreto, así como el vibrado y curado
del mismo.
CIMENTACIONES PROFUNDAS: Estas cimentaciones se
componen de pilotes, cilindros y cajas de cimentación, y se usan
para transmitir el esfuerzo producto del puente a capas profundas
del terreno.
Se usan en terrenos muy blandos, principalmente en cauces de
ríos.
A continuación se enumeran los tipos de cimentaciones profundas
usadas en México para el apoyo de grandes puentes:
CILINDROS Y CAJONES DE CIMENTACIÓN: Estas cimentaciones
consisten en elementos de concreto reforzado de sección
transversal cilindrica, rectangular o elipsoidal, que se colocan
verticalmente en el suelo de apoyo para posteriormente hincarse
hasta encontrar un estrato de suelo resistente, llegando a alcanzar
hasta 65 metros de profundidad.
Se compone de las siguientes partes:
Cuchilla cortadora: Es el elemento usado en la parte inferior del
cilindro para atacar e introducir el mismo al subsuelo.
Pared de concreto reforzado: Su resistencia suele ser de 250
kg/cm2, y su espesor varia entre 0.80 y 1.00 metros. El diámetro
exterior va de 4.5 a 9.00 metros.
Tapón inferior: Es construido con resistencia de 200 kg/cm2, no
requiere acero de refuerzo y normalmente es colado bajo el agua,
su función es evitar que el cilindro siga penetrando en el terreno.
Relleno interior: Normalmente se deja con agua hasta el nivel
freático, pero se puede rellenar para facilitar la construcción del
tapón inferior.
Tapón superior: Se construye con concreto armado de resistencia
250 kg/cm2 y espesor variable de 1.00 a 3.00 metros, es elemento
que transmite a ala pared la carga de la estructura que sobre el se
apoya.
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CILINDRO DE CIMENTACIÓN PARA PILA (PUENTE QUETZALAPA, JACALA HGO.)
PILOTES: Se clasifican en pilotes hincados y pilotes fabricados "in
situ".
Pilotes hincados de concreto reforzado: Típicamente prismáticos, se
fabrican fuera del terreno con diversas dimensiones, para
posteriormente hincarse en el. Se llegan a usar con punta de metal
de 1.00 a 2.00 metros de longitud, para facilitar el hincado, a
profundidades máximas de 60 metros, uniendo los segmentos por
placas soldadas en los extremos de cada pilote.
Un pilote se puede hincar por presión, percusión o vibración. El
hincado por percusión es el más usado en México, ejecutado con
un martillo de impacto, sostenido con una draga.
1.2 SUPERESTRUCTURA EN PUENTES
DEFINICIÓN,
Se le llama superestructura a las estructuras colocadas a partir de las pilas antes mencionadas de la subestructura se construyen principalmente de concreto armado en sus distintas modalidades y de acero estructural a-36 en trabes o tridilosa.
La elección de la superestructura se decide principalmente en base a la carga de proyecto y al claro entre pilas que encontramos.
Encontraremos en cualquier superestructura los siguientes elementos:
Elementos portantes (Generalmente vigas).
Diafragmas.
Sistemas de piso (Losas).
Parapetos y Juntas de dilatación.
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PARTES DEL PUENTE (ELEVACIÓN)
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PARTES DEL PUENTE (CORTE TRANSVERSAL)
TIPOS DE SUPERESTRUCTURAS,
ELEMENTOS PORTANTES
Los elementos portantes y los diafragmas serán la parte principal de la superestructura, aportando el apoyo que transmitirán las cargas que circulen por el puente hacia la cimentación, existen dos tipos de materiales usados en la CONSTRUCCIÓN de estos como son concreto y acero en sus diferentes modalidades.
CONCRETO
CONCRETO REFORZADO
Además de los aspectos funcionales y económicos especiales del concreto como material de construcción de puentes, ciertas propiedades mecánicas y físicas son importantes con respecto a la aplicación y el comportamiento del concreto.
Las varillas para el refuerzo de estructuras de concreto reforzado, se fabrican en forma tal de cumplir con los requisitos de las siguientes Especificaciones ASTM: A-615 "Varillas de Acero de Lingotes Corrugadas y Lisas Para Concreto Reforzado", A-616 "Varillas de Acero de Riel Relaminado Corrugadas y Lisas para
Refuerzo de Concreto", o la A-617 "Varillas de Acero de Eje Corrugado y Lisas Para concreto Reforzado".
Las varillas se pueden conseguir en diámetros nominales que van desde 3/8 de pulg. hasta 1 3/8de pulg., con incrementos de 1/8 de pulg., y también en dos tamaños más grandes de mas a menos 1 ZA y 2 VA de pulg.
Es importante que entre el acero de refuerzo exista adherencia suficientemente resistente entre los dos materiales. Esta adherencia proviene de la rugosidad natural de las corrugaciones poco espaciadas en la superficie de las varillas.
Las varillas se pueden conseguir den diferentes resistencias. Los grados 40, 50 y 60 tienen resistencias mínimas especificadas para la fluencia de 276,
345 y 414 N/mm2 respectivamente. La tendencia actual es hacia el uso de varillas del grado 60.
CONCRETO PRESFORZADO
El preesfuerzo puede definirse en términos generales como el precargado de una estructura, antes de la aplicación de las cargas de diseño requeridas, hecho en forma tal que mejore su comportamiento general.
Una de las mejores definiciones del concreto presforzado es la del Comité de Concreto Presforzado del ACI (AMERICAN CONCRETE INSTITUTE), que dice:
Concreto presforzado: Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes de las cargas externas dadas se equilibran hasta un grado deseado.
MÉTODOS DE PRESFORZADO
En el concreto presforzado existen dos categorías: pretensado o postensado. Los miembros del concreto pretensado presforzado se producen restirando o tensando los tendones entre anclajes externos antes de vaciar el concreto y al endurecerse el concreto fresco, se adhiere al acero. Cuando el concreto alcanza la
resistencia requerida, se retira la fuerza presforzante aplicada por gatos, y esa misma fuerza es transmitida por adherencia, del acero al concreto. En el caso de los miembros de concreto postensado, se esfuerzan los tendones después de que ha endurecido el concreto y de que se haya alcanzado suficiente resistencia, aplicando la acción de los gatos contra el miembro de concreto mismo.
A. Pretensado
Los tendones, generalmente son de cable torcido con varios torones de varios alambres cada uno, se restiran o se tensan entre apoyos. Se mide el alargamiento de los tendones, así como la fuerza de tensión aplicada con los gatos. Con la cimbra en su lugar, se vacía el concreto en torno al tendón esforzado. A menudo se usa concreto de lata resistencia a corto tiempo, a la vez que es curado con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento. Después de haberse logrado la resistencia requerida, se libera la presión de los gatos. Los torones tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados al concreto por adherencia. En esta forma la fuerza de presfuerzo es transferida al concreto por adherencia, en su mayor parte cerca de los extremos de la viga.
Con frecuencia se usan uno, dos o tres depresores intermedios del cable para obtener el perfil deseado. Estos dispositivos de sujeción quedan embebidos en el elemento al que se le aplica el presfuerzo.
Anclaje da Tendón
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Molde de vaciado
Gato
• Acaro d© presfuerzo
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Fuerza de Fuerza de Deflector soporte sujeción
MÉTODOS DE PRETENSADO
B. Postensado
Cuando se hace el presforzado por postensado, generalmente se colocan en los moldes de las vigas ductos huecos que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el concreto. Los tendones pueden ser alambres paralelos atados en haces, cables torcidos en torones, o varillas de acero. El ducto se amarra con alambres al refuerzo auxiliar de la viga (estribos sin reforzar) para prevenir su desplazamiento accidental, y luego se vacía el concreto. Cuando éste ha adquirido suficiente resistencia, se usa la viga de concreto misma para proporcionar la reacción para el gato de esforzado.
La tensión se evalúa midiendo tanto la presión del gato como la elongación del acero. Los tendones se tensan normalmente todos a la vez ó bien utilizando el gato monotorón. Normalmente se rellenen de mortero los ductos de los tendones después de que éstos han sido esforzados. Se forza el mortero al interior del ducto en uno de los extremos, a alta presión, y se continua el bombeo hasta que la pasta aparece en el otro extremo del tubo. Cuando se endurece, la pasta une al tendón con la pared interior del ducto.
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ACERO
Encontraremos principalmente estructuras hechas con placa de acero de diferentes espesores, soldadas para componer trabes de diferentes tamaños en diferentes claros. Son comúnmente usadas para claros que exceden los 30 m, uniendo segmentos por medio de tornillos o remaches, son mucho mas ligeras que el concreto armado por lo que aportan menos peso a la estructura.
Una desventaja que podemos encontrar en este tipo de estructuras es su necesidad de mantenimiento, pues los elementos lo desgastan provocando oxidación y posteriormente corrosión, poniendo en peligro la estabilidad de la estructura.
En los últimos años la construcción de los puentes en acero ha disminuido en general en toda la república mexicana, debido principalmente al aumento en los precios del acero en nuestro país, por lo que se ha optado por la construcción en concreto y sus diferentes modalidades.
JUNTAS DE DILATACIÓN Y PARAPETOS.
Deberán instalarse parapetos a ambos lados de la estructura del puente para protección tanto del transito como de los peatones, cuando existan banquetas.
En los puentes que no pertenezcan a vías rápidas urbanas y que dispongan de banquetas adyacentes a las calzadas, deberá instalarse entre estas dos el parapeto o barrera para calzada, además de un parapeto para banqueta en el lado exterior.
Los materiales empleados en estos parapetos serán: concreto, acero o una combinación de estos materiales. La altura mínima será
de 0.91 m (preferentemente 1.07 m.), medida desde la superficie de la banqueta hasta el remate del barrote superior del parapeto.
Las juntas de dilatación son auxiliares en la estructura que
ayudaran a dar comodidad a usuario del puente, cumpliendo la
función de permitir la dilatación en los elementos producto de los
cambios de temperatura.
CAPITULO II REPARACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LOS PUENTES.
2.1. CAUSAS DAÑOS EN LA SUBESTRUCTURA Y SUPERESTRUCTURA DE UN PUENTE.
Son muchos los problemas que se presentan durante la vida útil de
un puente, a continuación trataremos de sintetizar esos problemas y
las soluciones que se presentan con más frecuencia.
La presencia de agua por una inadecuada evacuación de la misma
da lugar a problemas muy diversos que pueden afectar tanto a los
estribos como a las pilas, cabezales, arcos, bóvedas, tableros,
vigas, apoyos, terraplenes de acceso, etc. ya sea por la propia
acción directa del agua: erosiones, socavaciones, humedad, por su
acción como vehículo de otros agentes agresivos: corrosión por
sales, ataque por sulfatos, disolución de ligantes en mortero, ó por
jugar un papel predominante en otros fenómenos: reacción árido-
álcali.
En las estructuras metálicas resulta evidente la importancia de
evitar la presencia permanente en determinadas zonas de
humedad, que acabaran siendo origen de fuertes problemas de
corrosión.
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Los desperfectos originados en las zonas de apoyo por la
humedad que permanentemente se presentan en tales zonas. El
mantenimiento de los desagües del tablero es importante.
Por su proximidad al mar, las altas temperaturas del verano y los
vientos dominantes, el puente esta sometido a un ambiente
altamente agresivo, lo que unido a la deficiente calidad de los
materiales y la alta porosidad del concreto puede producir la alta
carbo natación del mismo, acelerando la oxidación de las
armaduras y el arrancamiento del concreto en muchas zonas.
La oxidación en mayor o menor grado de la armadura activa puede
ser extremadamente grave, pues es sabido que la corrosión bajo
tensión es un fenómeno que produce su rotura sin previo aviso,
poniendo en peligro la estabilidad del puente. Esta corrosión por lo
general puede ser debida a dos causas: recubrimientos defectuosos
o insuficientes o fallos en la inyección de las vainas.
Perdidas de recubrimiento, oxidación de armaduras, grietas y
fisuras generalizadas en todos los elementos del puente, mas a
menudo en el tablero y las zonas próximas a las juntas y los drenes.
Despegue del concreto de las péndolas en el tablero y arcos,
oxidación de las rotulas metálicas, mal funcionamiento de los
drenes del tablero, juntas no estancas y muy deterioradas, muchas
veces inexistentes.
A causa de los materiales: concreto fabricado con áridos con
elevado contenido del feldespatos (granitos, esquistos, pizarras,
etc.), si después tiene un aporte considerable de agua, en este caso
este tipo de áridos puede reaccionar con el hidróxido calcico de la
pasta de cemento, produciendo unos nuevos compuestos
químicos: ceolitas, productos que son expansivos y que en un plazo
más o menos largo producen la destrucción del concreto.
En general se deberán considerar los siguientes daños en la
subestructura:
• Efectos de socavación.
• Encauzamiento.
• Obstrucción.
• Socavación.
• Destrucción por impacto.
• Hundimientos.
• Desplomes.
• Agrietamientos.
Dentro del término subestructura se incluyen estribos, pilas y
sistemas de apoyo. Dentro de la amplia variedad de defectos y
deterioros observables en este tipo de elementos, deben incluirse
en un informe las fisuras y grietas que puedan observarse y que
puedan ser indicios de otros problemas relacionados con la
cimentación, el mal funcionamiento de apoyos, etc.
Pilas y estribos.- Revisar su cimentación, principalmente, cuando es
directa para detectar cualquier inicio de erosión o socavación, la
presencia y severidad de grietas, así como mencionar cualquier
cambio en la posición o verticalidad. Revisar la existencia de
grietas, ya que estas pueden ser indicios de socavación o
hundimientos.
Apoyos.- Es importante asegurar su adecuado funcionamiento,
cuidando que no existan daños en los pernos de anclaje, estén
ajustados adecuadamente, libres de materiales extraños para que
haya libertad de movimientos
Se debe asegurar que no exista:
• Grietas por compresión, intemperismo o sobrecarga.
• Humedad.
• Sedimentación.
Por lo regular los apoyos de los extremos son los más
intemperizados y necesitan limpieza continua para asegurar su
funcionalidad.
CIMENTACIÓN
Normalmente la inaccesibilidad de la cimentación hace que las
posibles fallas tengan que ser detectadas indirectamente en forma
de movimientos excesivos, figuración, etc., o a través de otros
signos en la superestructura.
Por su interés con relación a posibles fallas en la cimentación cabe
señalar la utilidad de dos actividades:
s Nivelación del tablero.
S Inspecciones subacuáticas.
Algunas consideraciones que deben observarse, a fin de
determinar las condiciones de la cimentación:
Accesos.- Detectar la presencia de deslaves, asentamientos o
rugosidades que motivan que los vehículos que se acercan a
puente causen esfuerzos de impacto indeseable.
Cauces.- Verificar la suficiencia de cauce bajo la estructura, cerciorándose de que no este obstruido por depósitos de materiales de arrastre, como bancos de arena y crecimiento de vegetación que pueden modificar la orientación de la corriente, causando socavación a las pilas o a los estribos.
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2.3 CONSERVACIÓN Y / O REPARACIÓN DE SUB Y SUPERESTRUCTURAS
Se puede definir el término conservación de estructuras como: El conjunto de operaciones y trabajos necesarios para que una obra se mantenga con las características funcionales, resistentes e incluso estéticas con las que fue proyectada y construida.
Reparaciones se consideran las siguientes acciones:
Sellado de fisuras, inyección de fisuras, saneo de concreto
degradado, reposición de concreto, recolocación o recalce de
apoyos, reparación o reposición de barreras o parapetos, arreglo de
socavaciones en la cimentación, etc. Estas acciones se llevan a
cabo por equipos específicos una vez que se ha decidido su
realización.
Los procedimientos más usuales para solucionar los problemas más
comunes en cada una de las etapas y para los elementos más
comunes en los puentes, se sintetizan a continuación:
CAUCES Y CIMENTACIONES:
a) Limpiar, reponer y estabilizar la alineación y la sección
transversal del cauce.
b) Para evitar erosiones y socavaciones: utilizar gaviones o muros
de mampostería o de concreto ciclópeo.
c) Reconstruir los conos de derrame y delantales frente a los
apoyos extremos.
d) Hacer zampeados de mampostería de piedra con dentellones en
el fondo del cauce.
e) Proteger los caballetes con pedraplenes o escolleras instaladas
al frente y alrededor.
SUBESTRUCTURAS
Recimentación de pilas y estribos:
- Utilizando concreto ciclópeo colado bajo el agua.
- Construcción de una pantalla perimetral de micropilotes.
Reparación y refuerzo de pilas y estribos fracturados por
socavación, hundimientos e inclinación por cargas.
- Utilizando encamisados de concreto.
- Con el adosamiento de estructuras metálicas.
Reparación de pilotes que presentan fractura y exposición del acero
de refuerzo.
Reforzamiento de corona y cabezales.
EN SUPERESTRUCTURAS
Inyección de grietas y reposición de concreto degradado.
Reconstrucción de coronas y bancos de apoyo.
De mantenimiento en los puentes que pueden ser realizadas por
el personal de las residencias de conservación. Dichas actividades
son:
- Señalización, pintura, alumbrado, etc.
- Limpieza de acotamientos, drenes, lavaderos y coronas de pilas,
estribos, caballetes, etc.
- Limpieza y rehabilitación de conos de derrame incluida su
protección, enrrocamiento o zampeado.
- Limpieza y rehabilitación del cauce.
- Recarpeteo de los accesos del puente.
- Protección contra la socavación.
- Reacondicionamiento de parapetos dañados.
- Limpieza o rehabilitación de las juntas de dilatación.
-Limpieza o protección de apoyos.
Limpieza de drenes, limpieza de juntas, pequeños rellenos en
zonas erosionadas en los terraplenes de acceso, limpieza en zona
de apoyos, pintura de barandillas, señalamientos, etc.
A continuación se describen algunos procedimientos de reparación
de estructuras, más comunes:
INYECCIÓN DE GRIETAS.
Pasos a seguir para la inyección de grietas:
1.- Preparación de la superficie. Limpiar con un cepillo de alambre
el área de la grieta removiendo el concreto deteriorado, quedando
una superficie libre de grasas y polvo. Cuando exista humedad en la
fisura es preciso retirarla a base de aire comprimido de tal manera
que la fisura quede totalmente seca.
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2.- Colocación de la pasta. Colocación de la pasta de poliéster
(sellador) con una espátula sobre el inyector, esta pasta deberá ser
capaz de soportar la presión de inyección sin que se bote.
3.- Colocación de inyectores. Colocar los inyectores a lo largo de la
fisura sujetándolos por medio de un clavo. Colocar pasta sellador a
lo largo de toda la fisura de tal manera que no pueda fugarse la
resina durante la inyección. Cuando las fisuras atraviesen todo el
elemento se deberán colocar inyectores en ambos lados.
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4.- Prueba de sello. Una vez endurecido el sello, se conectaran las
mangueras a los inyectores y mediante aire a baja presión se
comprobara la comunicación de todos los puntos de salida y la
estanqueidad del sello.
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5.- Inyección. Una vez comprobada la continuidad de los puntos se
deberá realizar lo siguiente:
a) Preparar la resina.
b) Iniciar la inyección por el punto extremo inferior de la fisura hasta
que la resina salga por el siguiente punto.
c) Cortar la manguera y pizcarla con hilo de alambre de tal manera
que esta totalmente cerrada.
d) Seguir inyectando hasta que la resina salga por el inyector
superior, cerrarlo y mantener la presión durante algunos minutos
para asegurar el llenado completo de la fisura.
e) Dejar un testigo de resina para que después se pueda verificar su
endurecimiento.
f) Para realizar la inyección se utilizara un recipiente provisto de un
manómetro de manera que se pueda controlar la presión de
inyección (no mayor a 5 Kg/cm2 y no menor a 1.5 Kg/cm2.
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6.- Limpieza. Se deberá secar la resina por lo menos 24 horas y se
verifica que haya endurecido. Una vez endurecida la resina, retirar
la pasta sellador e inyectores, y limpiar y pulir la superficie.
SUPERFICIE
KILHDA
REHABILITACIÓN DEL CONCRETO DEGRADADO.
Su necesidad surge por varios motivos. El proceso normal de
degradación de las estructuras de concreto armado al estar
sometido a las acciones ambientales da lugar a que se presente
algunas degradaciones que es necesario reparar para evitar daños
mayores.
Por una parte la inevitable carbonatación del concreto va
penetrando progresivamente hasta alcanzar las armaduras, que
pierden así la protección que les proporcionaba la elevada
basicidad inicial. Este efecto, unido al ingreso de cloruros
procedente fundamentalmente de las sales de deshielo, facilita la
corrosión de las armaduras con los efectos negativos sobre el
concreto, que conlleva a: fisuración, de laminación y desintegración
más o menos localizadas.
Por otra parte, los fenómenos químicos del tipo reacción árido-álcali
y similares, que cuando se producen, dan origen a hinchamientos
que se traducen normalmente en fisuración. Esta fisuración es
debida en muchos casos a la superación de la resistencia a la
tracción.
Estos procesos de degradación están ligados principalmente a dos
factores: la mayor o menor permeabilidad del concreto y la
existencia de agua que pueda acceder a la masa del concreto.
Esta serie de causas da lugar a un conjunto de acciones destinadas
a rehabilitar el concreto y las armaduras deterioradas y a mejorar el
sistema de impermeabilización y evacuación del agua, enemigo
numero uno de las obras.
El procedimiento para la rehabilitación del concreto degradado se
expone a continuación:
El concreto alterado se saneara incluyendo las zonas Asuradas
demoliendo, la superficie así obtenida se limpiara cuidadosamente
(cepillo metálico o chorro de arena) antes de colocar el concreto o el
mortero que sustituirá la zona desaparecida. Este nuevo mortero o
concreto deberá cumplir las siguientes condiciones:
- Tener una adherencia perfecta con el concreto viejo. Es normal
para garantizarlo dar una impregnación de resina epoxica a la
superficie de contacto.
- Resistencia mecánica mayor o igual a la del soporte.
- Baja o nula retracción.
- Modulo de deformación ligeramente al concreto de la pieza de
soporte.
- Coeficiente de dilatación térmica próxima a la del soporte.
Estas condiciones suelen cumplirlas básicamente bien los morteros
de cemento con los aditivos correctos.
RE FORZAMIENTOS
DEFINICIÓN: Desde el punto de vista estructural se puede
considerar que el refuerzo de un puente es debido, en general, a
una de las tres razones siguientes:
a) Necesidad funcional de aumentar la capacidad resistente de un
puente.
b) Corregir fallos detectados que hacen suponer que ha disminuido
la capacidad de carga prevista inicialmente.
c) Saneamiento, reparación y refuerzo de puentes sometidos al
deterioro natural del tiempo.
ACCIONES Y PROCEDIMIENTOS MÁS COMUNES
Entre las acciones más comunes dentro del reforzamiento de un
puente, están:
- Elevación de rasantes.
- Ampliación de áreas hidráulicas.
- Reforzamiento pasivo (Inyección de grietas con resinas epoxicas y
colocación de placas mecánicas adheridas).
- Reforzamiento activo: (Inyección de grietas con resinas epoxicas).
Es muy frecuente clasificar los procedimientos utilizados en el
refuerzo de estructuras en:
- Procedimientos pasivos.
- Procedimientos activos.
Estos últimos, los activos, como sabemos, son aquellos basados en
la introducción en la estructura de acciones o deformaciones que
modifican su estado tensional favoreciendo su comportamiento
resistente.
Entre los procedimientos pasivos más utilizados se pueden citar los
siguientes:
- Refuerzo con concreto armado.
- Refuerzo con concreto proyectado.
- Refuerzo con adición de PLACAS y perfiles metálicos.
Entre las aplicaciones del refuerzo con concreto armado se pueden
citar:
a) Refuerzo de pilares mediante el aumento de la sección de los
mismos.
En todos los casos se ha de garantizar el trabajo conjunto del
concreto existente y del refuerzo, la limpieza de la superficie de
unión, utilización de conectores y la aplicación de una resina
especial.
Los refuerzos con concreto proyectado (gunita) se adaptan bien
cuando hay que recubrir grandes superficies con un pequeño
espesor, tanto como para reponer recubrimientos alterados como
para el refuerzo con adición de armaduras pasivas. Se necesita una
buena preparación de la superficie a tratar y se recomienda el
tratamiento con chorro de arena o agua a alta presión.
Prácticamente solo se recomienda el sistema por vía seca, ya que
la vía húmeda proporciona un concreto de peor calidad (menor
resistencia, menor adherencia, mayor retracción y menor
compacidad). El personal debe ser altamente especializado.
ENCAMISADO DE PILAS
Es necesario cuando la capacidad de carga de un puente esta en
duda, cuando se presentan problemas de socavación o
simplemente cuando se quiere proteger a las pilas contra posibles
impactos con basura que arrastra la corriente.
Este procedimiento se utiliza en la mayoría de las ocasiones para
protección de la mampostería contra impactos, socavación o
reforzamiento de las pilas, por lo regular se realiza de la siguiente
manera:
Etapa 1.- Si existe escurrimiento se deberá desviar por medio de
costaleras, y excavar hasta el nivel de desplante de la cimentación
dejando un espacio suficiente para efectuar los trabajos.
Etapa 2.- Resanar con Grout los huecos existentes en la
mampostería.
EJE DE LA PILA
Etapa 3.- Colocar elementos de anclaje con una separación
aproximada de 100 cms. En ambos sentidos para fijar la malla de
refuerzo.
Etapa 4.- Colocar y fijar la malla a los elementos de anclaje dejando
una separación mínima de 7.5 cms entre la malla y la mampostería.
COLOCAR MORTERO EN LA PERFORACIÓN
PAPA FIJAR F.L ANCLA
Etapa 5.- Colar concreto de 15 cms de espesor.
MALLA PLECTROSOLDADA 6 - 6 - 4 / * PARA REHJERZO DEL ENCAMISADO
ANCLA DE VAPULA DE 3 /B" PARA FIJAR LA MALLA
Nota: En algunas ocasiones en la etapa 5 se puede utilizar el
concreto lanzado.
Los procedimientos activos de refuerzos pueden ser realizados
mediante el empleo del pretensado, gatos planos,
predeformaciones de placas, etc.
En cimentaciones tiene mucha aplicación en los casos de:
- Refuerzos de zapatas con armaduras y dimensiones insuficientes.
- Transmisión de cargas de unos elementos defectuosos o
insuficientes, por ejemplo, pilotes, a otros nuevos.
- Y en cimentaciones ya realizadas cuando el suelo es
excesivamente deformable para transferir la carga del terreno a
otros elementos de cimentación profunda.
En elementos de contención, el caso más frecuente es el refuerzo
de muros en el que es técnica normal el anclaje del terreno
mediante pretensado.
CAPITULO III PROYECTO PUENTE HUATEPANGO
3.1. ANTECEDENTES
El puente huatepango se encuentra localizado en la sierra
hidalguense dentro del municipio de tepehuacan de guerrero,
permite el cruce del río amajac comunicando una gran cantidad de
comunidades del estado, conecta las vías federales México -
Tampico y México - Laredo, las dos vías que conducen al norte del
país.
El puente tiene una longitud de 90 m , tiene un ancho de calzada de
5 m , presenta una cimentación por el sistema de cilindros de
cimentación , y una superestructura de tridilosa de acero con losa
de concreto .
Este puente tiene aproximadamente 10 años por lo que le restan 20
años de vida útil aproximadamente.
El punto en el que se encuentra este puente es estratégico, pues
comunica las vías federales que van al norte del país y permite el
comercio en gran parte de la región sierra y huasteca hidalguense
sorteando unos de los ríos mas agresivos en temporada de lluvias.
Se localiza justo en medio de los caminos Otongo - Tepehuacan
de guerrero - San Juan Ahuehueco - Iglesia Vieja - Santa Ana de
Allende entroncando con las vías federales México - Laredo y
México - Tampico.
Si no existiese esta estructura, la única forma de comunicar las vías
federales seria recorriendo una gran cantidad de kilómetros de
sinuosa sierra, ocasionando un viaje de varias horas más.
3.2. DIAGNOSTICO TÉCNICO DEL PUENTE
CAUCE DEL RIO Y CAMINO DE ACCESO
En el cauce del río presenta azolves que, combinados con una
avenida anormal podrían ocasionar daños a la estructura, por lo que
se recomienda la limpieza del cauce del río en temporada de estiaje
y la protección de los conos de derrame del puente por medio de
gaviones.
Los caminos de acceso presentan desgaste en la carpeta de
concreto asfáltico, requiriendo renivelacion, bacheo y
reencarpetacion, además de recargue en conos de derrame,
reposición de señalamiento horizontal y vertical.
SUBESTRUCTURA
El puente presenta daños de agrietamiento en diversas partes,
donde requerirá inyección de concreto, además de reposición de
acero de refuerzo intemperizado.
Se requerirá de cambio de neoprenos en todos los apoyos.
SUPERESTRUCTURA
La superestructura del puente es de tridilosa metálica, presenta
intemperizacion en algunos de sus componentes por lo que
requerirá remplazados o repararlos según sea el caso.
La losa en general se encuentra en buen estado, requerirá el
cambio de juntas de dilatación y reemplazo y reparación de algunos
tramos de parapeto metálico.
La guarnición de concreto necesitara reemplazarse en varios
tramos y se requiere el cambio de drenes de pvc.
3.3. PRESUPUESTO DE REPARACIÓN Y CONSERVACIÓN
En el presupuesto se tomaran en cuenta los trabajos necesarios
para reparar el puente en su totalidad, tomando en cuenta el estado
en que se encuentra actualmente, así como una propuesta de
conservación en los próximos 30 años (ver anexo 1 y 2).
Se buscara la operación optima de la estructura a través de 30 años
de vida útil del puente, para esto se tendrá especial cuidado en la
reparación del puente y su posterior conservación.
Se cubrirán principalmente los siguientes conceptos de trabajo:
Limpieza de la superficie de rodamientos y acotamientos
Limpieza de parapetos , banquetas y camellones
Limpieza de juntas de dilatación
Limpieza de los drenes de la superestructura
Limpieza de las coronas de la subestructura
Limpieza de lavaderos
Desyerbe de taludes , conos de derrame y lavaderos
Pintura de parapeto de concreto y otros elementos
Pintura de parapeto de acero y otros elementos
Acero de refuerzo en parapetos y otros elementos
Acero estructural en parapetos y otros elementos
Mejoramiento de drenes en superestructura
Reparaciones de mampostería en subestructura
Reparaciones de concreto en subestructura y superestructura
Protecciones contra socavación en mampostería
Protecciones contra socavación en concreto
Reparación o sustitución de barrera de protección en accesos
Relleno de deslaves en accesos y conos de derrame
Reposición de señalamiento vertical y horizontal
Demoliciones y desmantelamientos
Reencarpetamiento
3.4. CONCLUSIONES
El estado general en que se encuentra nuestro puente es bueno,
pero requerirá algunas reparaciones menores por el momento,
siendo una estructura que tiene operando algunos años, será
importante tomar en cuenta el programa de reparación y
conservación a mediano y largo plazo debido a la importancia
estratégica de la estructura en el comercio, comunicación y
desarrollo de la región en la que se encuentra ubicada.
Será de vital importancia para la normativa tomar en cuenta la
situación antes propuesta, dada la importancia presente y futura de
esta y otras estructuras que se encuentran a lo largo y ancho de las
regiones mas apartadas del estado de hidalgo.
>
CAPITULO IV FACTIBILIDAD ECONÓMICA DEL PROYECTO
5.1.-METODOLOGÍA
La evaluación económica de un proyecto de infraestructura carretera (en este caso será un puente) se basa en la determinación de las ventajas que se ofrecerá al usuario, en términos de los ahorros que se obtienen en los costos de operación y el tiempo de recorrido, y su comparación con las inversiones requeridas para ello. Se trata entonces de una relación entre los beneficios que recibirá la colectividad con la realización del proyecto, y los costos en los que incurrirá la nación para proporcionarlos.
En el presente trabajo de la evaluación económica del proyecto, se basará en la comparación de dos escenarios, en el primero se realizará el proyecto y en el segundo se dejarán las cosas como están, es decir sin proyecto, de los cuales se obtienen los beneficios buscados. Por consiguiente es fundamental identificar con claridad cada una de ellos, tomando en cuenta perfectamente que consecuencias se derivan de cada una de ellos y cuales son los beneficios que se obtendrían, así como los factores determinantes que se deberán considerar.
La comparación de ambas escenarios implica el análisis de las relaciones entre la oferta y demanda de la infraestructura. En el caso de la situación sin proyecto, la oferta se refiere a las instalaciones existentes, mientras que en la situación con proyecto se incluyen las modificaciones que se proponen realizar a aquéllas, o bien la relación de obras nuevas. Por consiguiente, el primer paso en la evaluación económica es el análisis de la oferta.
Una segunda etapa es la estimación del volumen de tránsito probable que se espera en el proyecto y de su posible evolución, y tomando en cuenta que la demanda y dicha evaluación están condicionadas por la oferta disponible, es necesario efectuar ciertas consideraciones sobre la interacción de estos dos aspectos.
Como se indico anteriormente, en la evaluación económica interviene los conceptos de costo de operación de los vehículos y el costo de inversión, razón por lo cual, una tercera etapa del proceso de evaluación consiste en la identificación y cuantificación de dichos costos.
En el caso de los costos de operación, se refieren a los de los vehículos usuarios de la infraestructura y a los asociados con el valor del tiempo de los pasajeros, en las condiciones con y sin proyecto. Aún cuando es posible considerar otros costos exógenos asociados con los accidentes, con el ruido y con la degradación del medio ambiente, no existen datos cuantitativos confiables para hacerlo, por lo que no se han incluido en la evaluación que se presenta en este trabajo.
Por lo que se refiere a los costos de inversión, en el cálculo intervienen la inversión de la obra física, sea construcción o modernización, y el mantenimiento de la infraestructura en las dos condiciones indicadas anteriormente.
Una vez realizadas las dos etapas anteriores, se procede a estimar los beneficios económicos del proyecto, para la cual los costos asociados a la situación con proyecto se restan de los correspondientes a la situación sin proyecto, calculándose el diferencial en forma unitaria, de manera que, al multiplicarlo por el número total de usuarios previstos para el proyecto, se llegue al benéfico total generado por el mismo.
En otros términos, los benéficos económicos derivados de las puestas en operación de un proyecto, cuantificables en términos monetarios, se derivan principalmente de dos fuentes: ahorros por menores costos de operación de los vehículos y ahorros por menores tiempos de recorrido para los usuarios. Por su parte, los costos inherentes al proyecto son la inversión inicial y los gastos programados para su futuro mantenimiento.
Finalmente, se señala que en virtud de que los efectos del proyecto se manifiestan a lo largo de su vida útil, se generan flujos de beneficios y costos con diferente valor en el tiempo, por lo que es necesario, para hacer comparables los valores de dichos flujos, emplear una tasa de actualización que refleje las diferencias por el consumo inmediato o diferido. En el caso del tipo de proyecto que se presenta se utilizó una tasa de actualización del 7% como ocurre generalmente en el caso de infraestructura carretera.
La rentabilidad del proyecto usualmente se mide en términos de dos indicadores: El Valor Presente Neto (VPN) y la tasa interna de Retorno (TIR).
{ " } <
5.2.-ASPECTOS ECONÓMICOS A CONSIDERAR DENTRO DEL PROYECTO
El criterio que se emplea para evaluar los proyectos de puentes, es buscando que los beneficios para los usuarios y para la región sean los óptimos para el desarrollo de las actividades productivas de la población.
El puente objeto del presente estudio es un caso de puentes para zonas en pleno desarrollo que como ya se dijo son aquellas ubicadas en una zona en la que ya existen las vías necesarias para prestar el servicio de transporte y las cuales se desea mejorar o sustituir, el beneficio principal que será la disminución en los costos de transporte de los usuarios. La cuantificación que se logre de este ahorro con la debida precisión, permitirá compararlo con los gastos que habrá necesidad de efectuar a lo largo del plazo de previsión y establecer un índice de rentabilidad de la inversión propuesta.
Los beneficios directos cuantificables que aportarán a la colectividad estas obras, son los ahorros en costos de tracción y en tiempos de recorrido..
El cálculo de cada uno de estos ahorros se realiza mediante la comparación entre los costos para la situación actual y los que prevalecerán una vez construida la obra propuesta, esa comparación se hace para toda la vida útil de la obra y se calculan los ahorros totales, o sea el beneficio que ésta proporcionara en cada uno de los años en que estará en servicio. La estimación de costos se realiza, también, a lo largo de la vida útil de las obras a precios constantes del año 2007, tomando en cuenta tanto la inversión inicial, como los costos de conservación y de posibles reconstrucciones que hubieran de realizarse, una vez obtenidos los beneficios y costos que se presentarían durante la vida útil de las obras, se procede a determinar su costo a valor actual.
Para determinar el valor actual de un peso ganado o gastado en cada uno de los años futuros, se aplica una tasa de actualización del 7% que expresa, en términos económicos, el punto de equilibrio entre la necesidad de sacrificar el consumo actual. Dadas las necesidades del momento (Desde el punto de vista financiero, la tasa de actualización incluye el "costo" del capital utilizado en la
inversión y la disminución en el tiempo del poder adquisitivo de la moneda.).
En general los aspectos que se consideran es el costo de construcción o costo inicial, el costo de conservación en todo el ciclo de vida del proyecto, el costo de operación de los vehículos que transiten sobre el pavimento, considerando con especial énfasis a los vehículos de carga.
Para la evaluación de los costos de operación se debe tomar en cuenta que los costos para los usuarios tienden a crecer, por las siguientes razones:
1. Costo de combustible y lubricantes de los motores. 2. Costo de llantas. 3. Reparación y mantenimiento de vehículos. 4. Depreciación. 5. Costos de paradas y estacionamientos. 6. Costos de tiempo. 7. Esfuerzos e incomodidad del manejo difícil o no uniforme. 8. Costos de accidentes.
Para la evaluación de los costos por tiempo de recorrido se toman en cuenta fundamentalmente los mismos conceptos que para los de operación, y que además las actividades productivas se ven perjudicadas ante los retrasos en la entrega de los insumos.
Para el concepto de costos de conservación se tomo en cuenta un programa de conservación de 30 años los cuales se calcularon a precios del año 2007. Lo anterior fue tanto para la alternativa sin proyecto, como para la con proyecto, con lo que se aisló el problema de los procesos inflacionarios los cuales no son tan fáciles de predecir en la actualidad.
Cuando se aceptan niveles de deterioro relativamente altos antes de ejercer acciones de conservación importantes, se producen incrementos notables en los costos de operación, sin que se presenten ahorros significativos en los costos de conservación, permaneciendo los costos iniciales de construcción prácticamente iguales.
Periodo de Recuperación Actualizado (PRI)
Este método establece la siguiente ecuación:
PRI
D FENt (1 + i)_t = C0 t=i
Al igual que el indicador anterior, se aconseja acumular en cada periodo los Flujos de Efectivo Neto de manera deflactada, es decir, el Flujo de Efectivo Neto Acumulado Deflactado en cualquier periodo será igual a su Flujo de Efectivo Neto referido en valor presente más el Flujo de Efectivo Neto Acumulado Deflactado del periodo inmediato anterior, encontrándose el Periodo de Recuperación Actualizado (PRA) entre los dos periodos que presenten un cambio de signo en sus Flujos de Efectivo Neto Acumulados Deflactados.
Se considerará que una inversión es rentable si el Periodo de Recuperación Actualizado de la misma es menor o igual que el horizonte o plazo de la inversión:
PRI<n,
y será no rentable en caso contrario.
Método del Valor Presente Neto
El método del Valor Presente Neto es uno de los criterios financieros más ampliamente utilizado en el Análisis de Inversiones. Para entender su conceptualización, y también posteriormente el de Tasa Interna de Retorno, consideremos el siguiente esquema mostrado en la figura que recibe el nombre de Diagrama de Flujo de Efectivo, en el cual se representan, como su nombre lo indica, los flujos de efectivo para una inversión.
' F E N ,
'C<,
Diagrama de Flujo de Efectivo
En este proyecto de inversión se requiere de un desembolso inicial de efectivo "C0", con lo que se generarán una sucesión de Flujos de Efectivo Neto al paso del tiempo, desde el primer periodo y hasta el horizonte de la inversión donde se presenta el flujo de efectivo final, quedando éstos representados como "FErV, "FEN2", "FEN3", ..., "FENn". Los subíndices colocados corresponden a la variación del contador "t", el cual representa al t-ésimo periodo.
En la figura anterior, la inversión inicial es denotada con la sigla "C0" y se representa gráficamente con una flecha hacia abajo de la línea de tiempo, lo cual significa que es una erogación de efectivo. Los flujos de efectivo "FENi" y "FEN4" también son hacia abajo en la línea de tiempo y representan flujos de efectivo negativos, es decir, son erogaciones proyectadas. Los flujos positivos son representados con flechas hacia arriba y representan ingresos o beneficios que el proyecto le aporta al inversionista.
El valor presente neto se calcula sumando la inversión inicial al valor actualizado de los Flujos de Efectivo Neto futuros; es decir, a la inversión inicial (representada por un flujo de efectivo negativo) se le suman algebraicamente los Flujos de Efectivo Neto traídos a valor presente mediante una "tasa" con la aplicación de la teoría del interés, tratada ya anteriormente. Dicha tasa será conocida como Tasa de Rendimiento Mínima Aceptable (TREMA).
La Tasa de Rendimiento Mínima Aceptable (TREMA) es una tasa de interés que indica el rendimiento mínimo que se espera tenga el proyecto.
En resumen, el método del Valor Presente Neto (VPN) consiste en actualizar los flujos de efectivo a través de una tasa de interés y compararlos con la inversión inicial mediante la siguiente relación:
VPN¡ = C0 + D FENt (1 + i)_t
t=i
Se considerará que la inversión es rentable si el Valor Presente Neto tiene un valor positivo, y en caso contrario será no rentable; por lo que se deduce entonces que el resultado que se obtiene refleja si el proyecto será capaz de generar utilidades o pérdidas respectivamente.
Este método tiene las ventajas que a continuación se numeran:
1. Considera el valor del dinero en el tiempo mediante la aplicación de la teoría del interés.
2. Existe verdadera facilidad para calcularlo.
3. Tiene solución única por cada tasa de interés que se aplique.
Sin embargo, la desventaja es que el resultado obtenido depende de la tasa de interés para deflactación que sea utilizada.
En lo sucesivo, se entenderá por deflactación al procedimiento mediante el cual un Valor Futuro es transformado en un Valor Presente. Al proceso inverso se le conocerá como reflactación.
Tasa Interna de Retorno (TIR)
La Tasa Interna de Retorno (TIR), considerada también como tasa interna de rendimiento financiero, se define como la tasa de interés de deflactación que hace que el Valor Presente Neto de todos los
Flujos de Efectivo Neto de una inversión o proyecto, sea igual a cero, satisfaciendo la siguiente ecuación:
f(TIR) = C0 + D FENt (1+TIR)_t = 0, t=i
Donde la Tasa Interna de Retorno (TIR) es la solución o raíz de dicha ecuación. Es necesario observar que la ecuación anterior representa el desarrollo de un polinomio de grado "t".
Este método tiene una desventaja, la cual radica en el hecho que, la anterior es una ecuación de grado "t", como ya se menciono, la cual tendrá hasta "t" raíces o soluciones; una o más comprendidas en el campo de los números reales, y el resto existirán, por pares conjugados, en el campo de los números complejos.
Lo anterior significa que, cuando existe uno o más Flujos de Efectivo Neto negativos, pueden traer como resultado la obtención de Tasas Internas de Retorno múltiples; en otras palabras, cuando tratamos casos con características no típicas, pueden obtenerse varias soluciones (Tasas Internas de Retorno) que hacen que el Valor Presente Neto de una inversión sea igual a cero, por lo que para tomar una decisión, es necesario apoyarse en un mecanismo gráfico como el que se ilustra a continuación en la figura.
VPN (+)
VPN (-) Representación gráfica del polinomio del VPN
Las soluciones o raíces del polinomio que representa el comportamiento del Valor Presente Neto, pueden encontrarse
mediante la aplicación de algún método numérico, como puede ser el "Método de Newton". Para resolver la ecuación representativa del Valor Presente Neto, el Método de Newton resulta ser eficaz y eficiente, siempre y cuando existan soluciones pertenecientes al campo de los números reales, por tal razón es uno de los métodos numéricos más ampliamente utilizados para resolver polinomios, de hecho, es un método que converge más rápidamente que cualquiera otro (de manera cuadrática en términos del error obtenido en cada paso).
Este método es de aproximaciones sucesivas, es decir, se obtendrá una mejor solución mientras más iteraciones se realicen. Se aplicará comenzando a partir de una estimación inicial que esté cercana a la raíz, extrapolando a lo largo de la tangente del polinomio en cuestión hasta su intersección con el eje de las abscisas y se le tomará a ese valor como la siguiente aproximación, continuando así hasta que los valores sucesivos de la solución que se esté buscando se encuentren lo suficientemente cercanos entre ellos, o bien, el valor de la función sea lo suficientemente próximo a cero.
En términos generales, la expresión postulada por el método, adaptada para encontrar el valor de la Tasa Interna de Retorno (TIR) es la siguiente:
TIRk+1 = TIRk- [ f (TIRk) / f (TIRk) ]
En términos prácticos, habrá que obtener la primera derivada de la función particular que represente al Valor Presente Neto (VPN), partir de un valor supuesto para la Tasa Interna de Retorno (cero, por ejemplo), y sustituir dicho valor en la función y en su derivada como lo indica la expresión anterior. El nuevo valor obtenido servirá para que, de nueva cuenta, se sustituya en la función y en su derivada y, con este procedimiento iterativo, se obtenga a cada paso un mejor valor que se aproxime al verdadero de la Tasa Interna de Retorno.
Relación Beneficio/Costo (B/C)
Este indicador se define como la relación entre los Beneficios y los Costos de un proyecto a valores actuales (Valor Presente). Si la relación B/C > 1 el proyecto deberá aceptarse pues indica que sus
beneficios son mayores que sus costos, y por lo tanto es conveniente para el o los inversionistas (inversión rentable). Si por el contrario, B/C < 1, se debe rechazar el proyecto pues indica que sus costos son mayores a sus beneficios y por lo tanto el proyecto no es rentable.
La relación B/C se calculará aplicando la siguiente relación:
(B/C)¡ = D B , (1+i)_t/ C0 + D Ct (1+i)_t
t=i t=i
índice de Rentabilidad de la Inversión (IRI)
Este índice será calculado con la siguiente ecuación:
- t i IRIi = V P N i / [ C 0 + D C t ( 1 + i n t = i
Se considerará como rentable un proyecto cuyo índice de Rentabilidad de Inversión sea positivo; y como no rentable el caso negativo.
Es necesario recordar que los criterios de evaluación descritos sólo permiten, hasta el momento, el establecimiento de prelaciones en cada categoría, ya que no es posible compararlas entre sí y la parte proporcional que a cada una de ellas corresponda en los programas, dependerá de la sana evolución de la red, a fin de evitar cuellos de botella en la economía y una concentración de ingresos en sectores privilegiados de la población.
4.3 EVALUACIÓN ECONÓMICA
La evaluación económica del proyecto de referencia, se realizo bajo
las siguientes premisas:
+ Para la situación sin proyecto, se tomaron en cuenta las
características físicas actuales y su deterioro paulatino inminente.
+ Para la situación con proyecto se consideraron las
características geométricas óptimas de funcionamiento.
Para fines del análisis, la evaluación económica se preparó con los
datos que aparecen en la tabla siguiente:
FACTORES QUE INFLUYEN EN RECORRIDOS
VEHÍCULOS HASTA 3 1/2 TON
80 8
25% 3
VEHÍCULOS ENTRE 3 1/2 Y 12 TON
80 10.00 25%
4
VEHÍCULOS D E M A S DE 12 TON
80 20
25% 7
$ EXTRA CON PROYECTO
VEHÍCULOS HASTA 3 1/2 TON
$56.00 $1.37
$15.00
VEHÍCULOS ENTRE 3 1/2 Y 12 TON
$70.00 $2.05
$20.00
VEHÍCULOS DE MAS DE 12 TON
$120.00 $3.42
$35.00
$72.37 $92.05 $158.42
TRANSITO DIARIO PROMEDIO ANUAL ( TDPA)
VEHÍCULOS HASTA 3 1/2 TON
25.00
VEHÍCULOS ENTRE 3 1/2 Y 12 TON
12.00
VEHÍCULOS DE MAS DE 12 TON
4.00
CONSIDERACIONES PARA INDICADORES
TASA ACTUALIZACIÓN 7% HORIZONTE DE ANÁLISIS 30 AÑOS
La evaluación se realizo con una Tasa de Rendimiento Mínimo
Aceptable (TREMA) de 7% anual, y considerando pesos
constantes de 2007, de manera que la inflación no tiene
representaciones en el estudio. El horizonte de planeación es de 30
años y se obtiene como indicador principal el Valor Presente Neto
(VPN), aplicando la TREMA como tasa de descuento. También se
obtiene la Tasa Interna de Retorno (TIR) para complementar la
información proporcionada por el VPN.
Los beneficios considerados en el estudio a la elaboración del
proyecto, fueron los ahorros en costo de operación, tiempo de viaje
y conservación vial.
AÑO
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
VEHÍCULOS HASTA 3 1/2 TON VEHÍCULOS ENTRE 3 1/2 Y 12 TON VEHÍCULOS DE MAS DE 12 TON BENEFICIO
BENEFICIOS CON EL PROYECTO
-'Nilfe" # ¿ ' i l i f W'*k 'í#f!' ' ^ * *\t #v Mf<¿9"W^^ • 0i f M~ w- -é 4 $660,375.00
$706,601.25
$756,063.34
$808,987.77
$865,616.92
$926,210.10
$991,044.81
$1,060,417.94
$1,134,647.20
$1,214,072.50
$1,299,057.58
$1,389,991.61
$1,487,291.02
$1,591,401.39
$1,702,799.49
$1,821,995.45
$1,949,535.14
$2,086,002.59
$2,232,022.78
$2,388,264.37
$2,555,442.88
$2,734,323.88
$2,925,726.55
$3,130,527.41
$3,349,664.33
$3,584,140.83
$3,835,030.69
$4,103,482.84
$4,390,726.63
$4,698,077.50
$403,200.00
$431,424.00
$461,623.68
$493,937.34
$528,512.95
$565,508.86
$605,094.48
$647,451.09
$692,772.67
$741,266.75
$793,155.43
$848,676.31
$908,083.65
$971,649.50
$1,039,664.97
$1,112,441.52
$1,190,312.42
$1,273,634.29
$1,362,788.69
$1,458,183.90
$1,560,256.78
$1,669,474.75
$1,786,337.98
$1,911,381.64
$2,045,178.36
$2,188,340.84
$2,341,524.70
$2,505,431.43
$2,680,811.63
$2,868,468.44
$231,300.00
$247,491.00
$264,815.37
$283,352.45
$303,187.12
$324,410.22
$347,118.93
$371,417.26
$397,416.46
$425,235.62
$455,002.11
$486,852.26
$520,931.91
$557,397.15
$596,414.95
$638,164.00
$682,835.48
$730,633.96
$781,778.34
$836,502.82
$895,058.02
$957,712.08
$1,024,751.92
$1,096,484.56
$1,173,238.48
$1,255,365.17
$1,343,240.73
$1,437,267.58
$1,537,876.31
$1,645,527.66
$1,294,875.00
$1,385,516.25
$1,482,502.39
$1,586,277.55
$1,697,316.98
$1,816,129.17
$1,943,258.21
$2,079,286.29
$2,224,836.33
$2,380,574.87
$2,547,215.11
$2,725,520.17
$2,916,306.58
$3,120,448.04
$3,338,879.41
$3,572,600.97
$3,822,683.03
$4,090,270.85
$4,376,589.81
$4,682,951.09
$5,010,757.67
$5,361,510.71
$5,736,816.45
$6,138,393.61
$6,568,081.16
$7,027,846.84
$7,519,796.12
$8,046,181.85
$8,609,414.58
$9,212,073.60
AÑO
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
INVERSION BENEFICIO FLUJO DE
CAJA VPN TIR
INDICADORES ECONÓMICOS
wm&mmiw:?;, P $1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,429,584.47
$1,294,875.00
$1,385,516.25
$1,482,502.39
$1,586,277.55
$1,697,316.98
$1,816,129.17
$1,943,258.21
$2,079,286.29
$2,224,836.33
$2,380,574.87
$2,547,215.11
$2,725,520.17
$2,916,306.58
$3,120,448.04
$3,338,879.41
$3,572,600.97
$3,822,683.03
$4,090,270.85
$4,376,589.81
$4,682,951.09
$5,010,757.67
$5,361,510.71
$5,736,816.45
$6,138,393.61
$6,568,081.16
$7,027,846.84
$7,519,796.12
$8,046,181.85
$8,609,414.58
$9,212,073.60
'•fM^soagfc -$134,709.47
-$44,068.22
$52,917.91
$156,693.08
$267,732.51
$386,544.70
$513,673.74
$649,701.82
$795,251.86
$950,990.40
$1,117,630.64
$1,295,935.70
$1,486,722.11
$1,690,863.57
$1,909,294.93
$2,143,016.49
$2,393,098.56
$2,660,686.37
$2,947,005.33
$3,253,366.62
$3,581,173.20
$3,931,926.23
$4,307,231.98
$4,708,809.13
$5,138,496.69
$5,598,262.37
$6,090,211.65
$6,616,597.37
$7,179,830.10
$7,782,489.12
is «íí : í l * ' i t ^ C ($8,134,022.00)
($8,169,994.80)
($8,129,623 98)
($8,017,903.98)
($7,839,502.50)
($7,598,781.89)
($7,299,819.09)
($6,946,424.35)
($6,542,158.64)
($6,090,349.95)
($5,594,108.58)
($5,056,341.34)
($4,479,764.87)
($3,866,918.10)
($3,220.173.85)
($2,541,749.71)
($1,833 718.19)
($1,098.016.24)
(S336.454.06)
$449,276.55
$1,257,594.49
$2,087,022.07
$2,936,178.30
$3,803,772.51
$4,688,598.48
$5,589,528.90
$6,505,510.21
$7,435,557.76
$8,378,751.34
$9,334,230.93
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
#¡NUM!
-14%
-10%
-6%
-4%
- 1 %
1 %
2%
4%
5%
6%
7%
7%
8%
9%
9%
10%
10%
10%
1 1 %
1 1 %
1 1 %
1 1 %
INDICADORES DE RENTABILIDAD
VPN $9,334,230.93 TIR 11%
Periodo ret 20 años
CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Los resultados de la evaluación técnica y económica, indican que la
ejecución del proyecto es económicamente viable a corto plazo,
puesto que tiene un VPN de nueve millones de pesos y una TIR de
11%. Los ahorros en costos de operación y tiempos de recorrido
que se generan como resultado del mejoramiento de las
características geométricas y operativas del tramo son, a lo largo de
la vida útil del proyecto, superiores a los costos de inversión
incurridos durante el mismo período.
Además de que se cuenta con un periodo de retorno de 20 años en
la inversión propuesta.
La realización de este tipo de proyectos es de vital importancia,
dado que las comunidades que se encuentran en los puntos más
lejanos de nuestro estado, normalmente están aisladas o separadas
por ríos que corren por su accidentada orografía.
El desarrollo económico de estas regiones depende totalmente de
las vías de comunicación, necesarias para la interacción de las
comunidades por medio del comercio, para el ingreso del apoyo del
gobierno en sus diferentes modalidades y hasta para la más
elemental necesidad de mantenerse comunicado en cualquier
momento del año.
> i ! !
!
Este proyecto mantendrá comunicada a una gran franja de la sierra
hidalguense, permitiendo el libre paso y conectando las vías
federales México - Tampico y México - Laredo, ahorrando una
cantidad considerable de kilómetros, tiempo y combustibles
conectando en otro punto, además de beneficiar a una gran
cantidad de comunidades que se encontraran comunicadas todo el
año.
BIBLIOGRAFÍA
1. REVISTA INGENIERÍA CIVIL DEL COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES
DE MÉXICO, NO. 218 "PUENTES", MARZO-ABRIL DE 1981.
2. RICARDO LARSSO HERRERA "PROCEDIMIENTOS DE
CONSTRUCCIÓN DE PUENTES" MÉXICO, 1964.
3. ALFONSO RICO RODRÍGUEZ Y HERMILO DEL CASTILLO MEJIA. 'LA
INGENIERÍA DE SUELOS EN LAS VÍAS TERRESTRES"; EDITORIAL
LIMUSA.
4 FRANCISCO JAVIER BURGOS LUNA; "CONSERVACIÓN DE
PUENTES"; UNAM 1996
5. SINOPSIS DE MANUALES DE CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTO
VIAL EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE; GUNTER J. ZIETLOA,
WASHINGTON D.C. 2002
6 CONSIDERACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE EN LA CONSTRUCCIÓN,
EVALUACIÓN Y REHABILITACIÓN DE PUENTES; GENNER ALVARITO
VILLAREAL CASTRO; ING. CIVIL; UTECA; KIEV-UCRANIA.
7. "MONITORING OF BRIDGES TO DETEC CHANGES IN STRUCTURAL
HEALTH"; CAICEDO, J M MARULANDA, C.J. THOMPSON AND DYKE
SJ .ARUGTON VIRGINIA 2001
PROPUESTA DE REPARACIÓN ANEXO 1
C O N C E P T O S
CONCEPTOS
NORMA DE OBRA PUBLICA 0
ESPECIFICACIÓN
N CSV CAR 2 02 001/00
N CSV CAR 2 03 002/01
N CSV CAR 2 03 001/01
N CSV CAR 2 03 003/01
N CSV CAR 2 03 004/01
N CSV CAR 2 01 005/01
E P 2
NCTRCAR1 02 012/00
NCTRCAR1 02 012/00
N CSV CAR 3 03 005/02
N CSV CAR 3 03 005/02
6 P 1
N CTR CAR 1 02 001/00
N CSV CAR 3 03 003/02
N CTR CAR 1 02 002/00
N CTR CAR 1 02 002/00
N CSV CAR 3 05 001/02
N CTR CAR 1 01 009/00
N CSV CAR 4 05 002/02
N CTR CAR 1 02 013/00
N CTR CAR 1 02 013/00
D E S C R I P C I Ó N
LIMPIEZA DE LA SUPERFICIE DE RODAMIENTOS Y ACOTAMIENTOS
LIMPIEZA DE PARAPETOS , BANQUETAS Y CAMELLONES
LIMPIEZA DE JUNTAS DE DILATACIÓN
LIMPIEZA DE LOS DRENES DE LA SUPERESTRUCUTRA
LIMPIEZA DE LAS CORONAS DE LA SUBESTRUCTURA
LIMPIEZA DE LAVADEROS
DESYERBE DE TALUDES , CONOS DE DERRAME Y LAVADEROS
PINTURA DE PARAPETO DE CONCRETO Y OTROS ELEMENTOS
PINTURA DE PARAPETO DE ACERO Y OTROS ELEMENTOS
ACERO DE REFUERZO EN PARAPETOS Y OTROS ELEMENTOS
ACERO ESTRUCTURAL EN PARAPETOS Y OTROS ELEMENTOS
MEJORAMIENTO DE DRENES EN SUPERESTRUCTURA
REPARACIONES DE MAMPOSTERIA EN SUBESTRUCUTRA
REPARACIONES DE CONCRETO EN SUBESTRUCUTRA Y SUPERESTRUCUTR/
PROTECCIONES CONTRA SOCAVACIÓN EN MAMPOSTERIA
PROTECCIONES CONTRA SOCAVACIÓN EN CONCRETO
REPARACIÓN O SUSTITUCIÓN DE BARRERA DE PROTECCIÓN EN ACCESOS
RELLENO DE DESLAVES EN ACCESOS Y CONOS DE DERRAME
REPOSICIÓN DE SEÑALAMIENTO VERTICAL Y HORIZONTAL
DEMOLICIONES Y DESMANTELAMIENTOS
REENCARPETAMIENTO
CANTIDAD DE
OBRA
14700
7,908.00
1,040.00
984.00
2,308.00
2,642.00
28,900.00
2,160.00
11,000.00
45,000.00
23,000.00
246 00
8.40
67,200.00
145 00
1,800.00
1,092.00
4,355.40
73.00
13.20
120.00
UNIDAD
M2
M2
M
PZA
M2
ML
M2
M2
M2
KG
KG
PZA
M3
DM3
M3
M3
ML
M3
PZA
M3
M3
P.U.
5.37
5.37
6.44
4.03
6.44
5.91
3.54
27 43
30.31
45 00
38.00
53.65
718 89
1.43
718 89
1,690.00
184.63
82.36
1,063.97
198 70
1,800 00
SUBTOTAL
15% IVA
TOTAL
IMPORTE $
$ 78,939.00
$ 42,465.96
$ 6,697 60
$ 3,965.52
$ 14,863.52
$ 15,614 22
$ 102,306 00
$ 59,248.80
$ 333,410.00
$ 2,025,000.00
$ 874,000 00
$ 13,197.90
$ 6,038.68
$ 96,096.00
$ 104,239.05
$ 3,042,000.00
$ 201,615 96
$ 358,710 74
$ 77,669 81
$ 2,622.84
$ 216,000.00
$7,458,701.60 $1,118,805.24 $8,577,506.84
PROPUESTA DE CONSERVACIÓN A 30 AÑOS ANEXO 2
C O N C E P T O S CONCEPTOS
NORMA DE OBRA PUBLICA 0
ESPECIFICACIÓN
N CSV CAR 2 02 001/00
N CSV CAR 2 03 002/01
N CSV CAR 2 03 001/01
N CSV CAR 2 03 003/01
N CSV CAR 2 03 004/01
N CSV CAR 2 01 005/01
E P 2
N CTR CAR 1 02 012/00
NCTR CAR 102 012/00
N CSV CAR 3 03 005/02
N CSV CAR 3 03 005/02
E P 1
NCTR CAR 1 02 001/00
N CSV CAR 3 03 003/02
N CTR CAR 1 02 002/00
N CTR CAR 1 02 002/00
N CSV CAR 3 05 001/02
N CTR CAR 1 01 009/00
N CSV CAR 4 05 002/02
N CTR CAR 1 02 013/00
NCTR CAR 1 02 013/00
D E S C R I P C I Ó N
LIMPIEZA DE LA SUPERFICIE DE RODAMIENTOS Y ACOTAMIENTOS
LIMPIEZA DE PARAPETOS , BANQUETAS Y CAMELLONES
LIMPIEZA DE JUNTAS DE DILATACIÓN
LIMPIEZA DE LOS DRENES DE LA SUPERESTRUCUTRA
LIMPIEZA DE LAS CORONAS DE LA SUBESTRUCTURA
LIMPIEZA DE LAVADEROS
DESYERBE DE TALUDES , CONOS DE DERRAME Y LAVADEROS
PINTURA DE PARAPETO DE CONCRETO Y OTROS ELEMENTOS
PINTURA DE PARAPETO DE ACERO Y OTROS ELEMENTOS
ACERO DE REFUERZO EN PARAPETOS Y OTROS ELEMENTOS
ACERO ESTRUCTURAL EN PARAPETOS Y OTROS ELEMENTOS
MEJORAMIENTO DE DRENES EN SUPERESTRUCTURA
REPARACIONES DE MAMPOSTERIA EN SUBESTRUCUTRA
REPARACIONES DE CONCRETO EN SUBESTRUCUTRA Y SUPERESTRUCUTRy
PROTECCIONES CONTRA SOCAVACIÓN EN MAMPOSTERIA
PROTECCIONES CONTRA SOCAVACIÓN EN CONCRETO
REPARACIÓN O SUSTITUCIÓN DE BARRERA DE PROTECCIÓN EN ACCESOS
RELLENO DE DESLAVES EN ACCESOS Y CONOS DE DERRAME
REPOSICIÓN DE SEÑALAMIENTO VERTICAL Y HORIZONTAL
DEMOLICIONES Y DESMANTELAMIENTOS
REENCARPETAMIENTO
CANTIDAD DE
OBRA
73500
39540
5200
4920
11540
13210
144500
10800
55000
225000
115000
1230
42
336000
725
9000
5460
21777
365
66
600
UNIDAD
M2
M2
M
PZA
M2
ML
M2
M2
M2
KG
KG
PZA
M3
DM3
M3
M3
ML
M3
PZA
M3
M3
P.U.
5.37
5.37
6.44
4.03
6.44
5.91
3 54
27.43
30.31
45.00
38 00
53.65
718 89
1.43
718.89
1,690.00
184.63
82 36
1,063.97
198.70
1,800.00
SUBTOTAL
15% IVA
TOTAL
TOTAL
TOTAL CONSERVACION/AÑO
IMPORTE
$ 394,695 00
$ 212,329 80
$ 33,488.00
$ 19,827.60
$ 74,317 60
$ 78,071 10
$ 511,530 00
$ 296,244.00
$ 1,667,050.00
$ 10,125,000.00
$ 4,370,000.00
$ 65,989 50
$ 30,193 38
$ 480,480 00
$ 521,195.25
$ 15,210,000 00
$ 1,008,079.80
$ 1,793,553.72
$ 388,349.05
$ 13,114 20
$ 1,080,000.00
$ 37,293,508.00
$ 5,594,026.20
$ 42,887,534.20
$ 51,465,041.04
$ 1,429,584.47
