PROYECTO:”MEJORAMIENTO DEL INTERCAMBIO VIAL DE LA INTERSECCIÓN AV. LA SALUD/AV. DOLORES-AV. LOS INCAS DISTRITO DE AREQUIPA PROVINCIA DE AREQUIPA -AREQUIPA”
CONSORCIO SAN JUAN – NIÑO JESÚS
MEMORIA DESCRIPTIVA DEL DISEÑO ESTRUCTURAL.
1.- INTRODUCCION.-
Por encargo del Consorcio SAN JUAN – NIÑO JESUS, el suscrito, realizo el
diseño de las estructuras correspondientes a la Obra “MEJORAMIENTO DEL
INTERCAMBIO VIAL EN LA INTERCONEXION AV. LA SALUD, AV. LOS
INCAS, AV. DOLORES EN EL DISTRITO Y PROVINCIA DE AREQUIPA”.
2.- DESCRIPCION DE LAS ESTRUCTURAS RELACIONADAS CON LA
OBRA.-
Lo obra en cuestión, en lo que se refiere a la parte estructural, se puede dividir
en el diseño de:
1.- Muros de contención en volado.
2.- Puentes vehiculares.
3.- Estribos de los puentes.
4.- Muros de contención correspondientes al tratamiento de la torrentera.
3.- ANALISIS ESTRUCTURAL DE LAS ESTRUCTURAS.-
3.1.- PUENTES VEHICULARES.-
En esta obra se tienen tres puentes que cruzan, en su totalidad, la Av. De la
Salud y la Av. De los Incas. El primer puente, ubicado frente al Instituto de
Enfermedades Neoplásicas del Sur, denominado Puente P-1, tiene una luz libre
promedio total de 21 m. El segundo puente, ubicado en el óvalo en el que
confluyen las tres avenidas (Dolores, los Incas y la Salud), denominado Puente
P-2, tiene una luz libre promedio total de 20 m. El tercer puente, ubicado a la
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altura de la Iglesia Del Carmen y cruza la Av. De los Incas, denominado Puente
P-3, tiene una luz promedio total de 20.0 m.
Los puentes fueron estructurados con un apoyo central, por lo tanto los tres
puentes son puentes continuos de dos tramos. Dadas las condiciones de luces
se ha planteado puentes de concreto armado VIGA-LOSA por ser la solución
más económica.
Los puentes fueron diseñados teniendo en cuenta las normas AASHTO y el
Manual de Diseño de Puentes del MTC. Para el diseño de los Puentes se tuvo
en cuenta las siguientes cargas:
-Peso propio
-Carga viva (móvil).
-Cargas de impacto.
-Cargas de frenado y aceleración (horizontales).
-Cargas de sismo (para el diseño de los estribos).
-Cargas por cambios de temperatura.
Los tres puentes tienen vigas de sección 40x100 espaciadas, a ejes, 2.00m
(ver figura 1).
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FIGURA 1
La losa de concreto armado del tablero tiene un espesor de 25cm.
Dada la variacion de luces, se decidio realizar los cálculos para dos secciones
longitudinales: un puente cuyas luces de sus dos tramos, medidas a ejes de los
apoyos, son de 8.50m y 13.20m, respectivamente, y otro cuyas luces de sus
tramos son de 8.50m y 10.50m, respectivamente.
Para el análisis de los puentes se plantearon modelos planos en el que se
modelaron sus apoyos (estribos), el suelo (a través de resortes elásticos) y el
puente propiamente dicho a través de una viga y la losa correspondiente al
área tributaria de la viga (ver figuras 2 y 3).
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FIGURA 2
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FIGURA 3
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Las deflexiones máximas en los puentes vehiculares, correspondientes a las
cargas vivas, están muy por debajo de las deflexiones máximas estipuladas por
la AASHTO (Deflex cv=L
800¿
3.2.- MUROS DE CONTENCION CORRESPONDIENTES AL TRATAMIENTO
DE LA TORRENTERA.-
En este proyecto, en ciertas zonas de la torrentera existente, ésta va ha ser
techada para ganar un carril. En otras zonas la torrentera va ha ser canalizada.
Es así que se tiene dos secciones para la torrentera: una sección cajón con
techo y una sección cajón sin techo.
Unas de las dificultadas que se tuvo para el diseño de estas secciones era que
se tiene un nivel para la superficie de rodadura en el deprimido (el más bajo) y
otro nivel para el piso de la torrentera (por encima del deprimido). El problema
se soluciono dándole a las secciones las formas mostradas en las figuras 4 y 5.
Para el análisis de ambas secciones se realizaron modelos planos en el que se
modelaron:
-El empuje de los suelos.
-El suelo de sustentación.
-Cargas vivas móviles (para el caso de la sección cajón con techo).
-Cargas de impacto (para el caso de la sección cajón con techo).
-Cargas de frenado y aceleración (par el caso de la sección cajón con techo).
-El empuje del agua que fluirá por la torrentera.
-Esfuerzos por temperatura.
El modelo utilizado para el cajón con techo se muestra en la figura 4.
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FIGURA 4.
El modelo utilizado para analizar el cajón sin techo se muestra en la figura 5.
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FIGURA 5.
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4.- Muro de suelo reforzado
Los muros de suelo mecánicamente estabilizados, conocidos también como
muros de tierra armada son estructuras de suelo estabilizado, reforzado
mecánicamente con geomallas uniaxiales de polietileno de alta densidad
(HDPE, High Density Polyethylene por sus siglas en inglés) que consisten en
una masa monolítica de suelo lo suficientemente grande y pesada como para
soportar los empujes laterales del suelo retenido.
Su diseño puede consistir en el diseño de un muro si el ángulo de inclinación
con respecto a la horizontal es mayor a 70° o en el de un talud reforzado si es
menor a 70°.
La longitud del refuerzo (geomallas uniaxiales) dentro del relleno generalmente
ronda el 70% de la altura del muro. Por ejemplo: si el muro tiene 10 m de altura
entonces la longitud de anclaje de la geomalla será de 7 m hacia dentro del
relleno.
Pueden diferenciarse entre diferentes tipos de muros de tierra mecánicamente
estabilizada, entre ellos se pueden mencionar los siguientes:
Muro de tierra mecánicamente estabilizada Sistema SierraScape.
(Ampliamente utilizado en carreteras)
Muro de tierra mecánicamente estabilizada con bloques modulares en
su cara frontal. (MuroBloq)
Muro de tierra mecánicamente estabilizada con paneles de concreto en
su fachada. (Ares)
Los aspectos más importantes a considerar en su diseño son:
Análisis Estabilidad Externa: Que tan grande y pesada debe ser la masa de
suelo. En esta etapa se definen las características geométricas del talud
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reforzado como ser la altura y la base del relleno.
Análisis Estabilidad Interna: Que se requiere para que esa masa de suelo
trabaje monolíticamente. Esto se refiere al reforzamiento con geomallas
estructurales de HDPE que brindan alta resistencia a la tensión en la dirección
de la carga de empuje, absorbiendo los esfuerzos y reduciendo la presión en la
cara del muro.
Por qué elegir los muros de Tierra Armada
Reducen los costos entre un 30 a 60 % en comparación con los muros de
retención tradicionales, como ser los muros de mampostería y los de concreto
reforzado.
DISEÑO ESTRUCTURAL DE DRENAJE
Se realiza el modelamiento de un muro de 6m de largo por 3m de profundidad,
con 1.8 tn. De densidad de la tierra. Arrojando los siguientes resultados como
muestra las figuras.
FIGURA 1: MM - 2-2
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AREA DE ACERO DEL EJE TRANSVERSAL
AREA DE ACERO DEL EJE LONGITUDINAL
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Dichos cálculos arrojan los siguientes diseños:
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