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PROLONGACIÓN
DEL EJE VIAL 5 PONIENTE
ESPECIALIDAD: CIVIL
Francisco de Pablo Galán
Ingeniero Civil
Fecha de ingreso: 26 de Marzo de 2015
México, Distrito Federal
Prolongación del eje vial 5 Poniente
CONTENIDO
Página
1.
2.
2.1
2.2
3.
4.
5.
Resumen ejecutivo
Introducción
Túneles paralelos
Descripción del proyecto
Características geotécnicas del lugar
2.3 Características geométricas de los túneles
2.4 Criterios de estabilidad
2.5 Relaciones esfuerzo-deformación
2.6 Diseño del revestimiento
2.7 Portal de entrada al túnel
2.8 Procedimiento constructivo
2.9Instrumentación
2.10Control de calidad
Puente Tarango
3.1 Descripción del proyecto
3.2 Sistema estructural
3.3 Análisis de los elementos estructurales
3.4 Procedimiento constructivo
3.5 Control de calidad
Paso deprimido
4.1 Descripción del proyecto
4.2 Proyecto estructural
4.3 Procedimiento constructivo
4.4 Anclas de presfuerzo
4.5 Tratamiento de minas
4.6 Control de calidad
Conclusiones
ANEXOS
I Fotografías
II Curriculum Vitae
Civil
2
4
5
21
29
34
Prolongación del eje vial 5 Poniente
RESUMEN EJECUTIVO
El presente artículo incluye una descripción de los trabajos que se
realizaron en la construcción de la prolongación del eje vial 5 Poniente.
La obra tiene la particularidad de que intervienen tres tipos de
estructuras, que se ubican en una zona urbana del Distrito Federal con
alto índice de población. El propósito de esta construcción es aliviar el
tránsito en la zona, proporcionando otra alternativa a los ejes viales del
área. En el siguiente desarrollo se busca vincular el proceso constructivo
con los principios teóricos que sirvieron de base al diseño estructural.
Las estructuras que se comentarán son dos túneles paralelos que pasan
cerca y en algunos casos por debajo de construcciones muy sensibles a
los desplazamientos del suelo; la siguiente estructura corresponde a un
puente de 206 metros de longitud que atraviesa la Barranca de Tarango,
en donde el procedimiento constructivo fue muy importante para
resolver el montaje de las piezas del puente, pesadas y de grandes
dimensiones, respetando al mismo tiempo las condiciones ambientales.
Finalmente se describe la construcción de una vialidad deprimida y
confinada, cuya solución estructural facilita su construcción. Son tres
soluciones a tres problemas diferentes que destacan la importancia de la
creatividad del ingeniero durante la práctica profesional.
Palabras clave: Túnel; Excavación: Revestimiento del túnel; Puente;
Cimbra deslizante; Pilas; Viaducto
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1. INTRODUCCIÓN
En el trabajo se describe lo realizado en la construcción del eje 5
Poniente en el año de 2005. Este eje es una arteria primaria, confinada
en su mayor parte, que se inicia en el Distribuidor vial San Antonio y
termina en la Avenida Rómulo O’Farrill. Paralela al Anillo Periférico,
capta gran parte del tránsito que se genera en la zona, distribuyéndolo
entre estas vialidades. Asimismo es una vía alterna para el tráfico que
se inicia o dirige hacia el poniente de la Ciudad.
Esta vialidad representa un mejoramiento del tránsito en la zona, al
facilitar el incremento ordenado de la red vial y la comunicación entre
algunas colonias de la Delegación Álvaro Obregón.
El informe se refiere al tramo comprendido entre el conjunto
habitacional de Lomas de Plateros y la avenida Rómulo O’Farrill, con
una longitud aproximada de 2000 metros. La construcción de esta
vialidad incluye dos túneles que pasan por debajo de la Avenida 5 de
Mayo y de una subestación de la Comisión Federal de Electricidad, un
puente que atraviesa la Barranca Tarango y finalmente una vialidad
deprimida que evita los cruces con las calles aledañas (Figura 1).
En el proyecto ejecutivo adquiere importancia relevante el
procedimiento constructivo, que a su vez requiere de una supervisión
participativa, a fin de lograr construcciones de calidad que cumplan con
las normas y especificaciones en vigor.
Para el proyecto de la construcción, se requirió la elaboración de
estudios de geotecnia, para lo cual se realizaron sondeos y las pruebas
de laboratorio correspondientes. El lugar en donde se localiza,
corresponde a la zona geotécnica
de Lomas, de acuerdo con la
clasificación contenida en el Reglamento de Construcciones para el
Distrito Federal.
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Prolongación del eje vial 5 Poniente
2.
TÚNELES PARALELOS
2.1 Descripción del Proyecto
La construcción de los túneles se justifica al pasar la vialidad por
terrenos en donde existe una subestación de la Comisión Federal de
Electricidad, lo cual impide una solución de tipo superficial. El trazo
general de la vialidad sigue una línea de cables de alta tensión, por lo
que no fue necesario afectar terrenos de propiedad particular. La
existencia de viviendas cercanas obligó a extremar las precauciones
durante la construcción.
Siguiendo el sentido Norte-Sur, uno de los túneles se inicia con una
rampa de acceso de 162 m de longitud, con taludes protegidos con
concreto lanzado de f’c=200 (kg/cm2) y anclas estabilizadoras de
longitud variable. A continuación sigue el túnel propiamente dicho, de
296 (m) de largo, 7.75 (m) de altura y un ancho de 10.81 (m) que
definen una calzada de 7 (m) y dos banquetas de 1.50 (m) (Figura 3).
El segundo túnel de 294 (m) de longitud, tiene al norte una rampa de
salida de 140 (m) con taludes revestidos con concreto lanzado y
estabilizados con anclas de acero. En este caso se construyó un túnel
falso de 17 (m) de longitud a la entrada y otro de 37 (m) a la salida.
Ambos son de concreto reforzado de f’c=250 (kg/cm2).
Los dos túneles están revestidos con una capa de concreto lanzado de
25 cm de espesor y resistencia f’c = 300 (kg/cm2), reforzado con fibras
metálicas.
La parte inferior de los túneles o “cubeta”, es un arco circular de
concreto sobre el que se colocó una base hidráulica para soporte del
pavimento asfáltico.
Los túneles cuentan con los servicios necesarios para su operación,
como banquetas, drenaje, iluminación y señalamiento.
2.2 Características geotécnicas del lugar
Los estudios de geotecnia son fundamentales en este tipo de
construcciones, ya que los resultados dependen en gran medida de la
exactitud con que se obtengan las características del suelo. Cuanto
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mayor conocimiento se tenga sobre las propiedades del material que
atraviesa el túnel, menor será la divergencia con las propiedades que
se utilicen en el diseño de la estructura.
La vialidad se ubica en la formación geológica Tarango Superior,
constituida por una alternancia de tobas de color café y conglomerados
(Figura 2). La exploración geotécnica realizada en el lugar proporcionó
la siguiente estratigrafía:
•
Rellenos heterogéneos
Están formados por arcilla arenosa con fragmentos de grava,
cascajo y basura. Se encuentran aislados y distribuidos de manera
aleatoria. En gran parte corresponden al producto de la
explotación de una antigua mina a cielo abierto que existía en la
zona, por lo que en algunos lugares alcanzan profundidades hasta
de 40 (m).
•
Tobas pumíticas arcillosas
Subyaciendo a los rellenos y según la profundidad, se encuentran
tobas arcillosas que varían de color café claro a oscuro. Son tobas
que se pueden considerar como blandas. El espesor del estrato es
variable, con un valor promedio de (20m). Es el material
predominante a lo largo de la excavación del túnel.
•
Arenas azules
Intercaladas en el estrato anterior se encuentran lentes de arenas
azules andesíticas, que contienen algunos limos y gravas. Son
arenas muy compactas cuando están confinadas, pero pierden
esta propiedad al estar expuestas a la intemperie.
•
Arenas pumíticas
También se encuentran estratos de arena pumítica cuyo color
varía de café claro a gris.
•
En la zona sur, existen cavernas originadas por la explotación de
materiales hace algunos años. En este caso se hicieron estudios
geológicos y posteriormente, sondeos para ubicarlas.
Los túneles de este proyecto se localizaron en materiales que se definen
como tobas pumíticas y tobas arcillosas. Son confiables para localizar los
túneles. Sin embargo, es necesario cuidar el proceso constructivo al
pasar por zonas con arenas sueltas
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2.3 Características geométricas de los túneles
La geometría final de la sección transversal del túnel es resultado de las
limitantes viales del proyecto, de las características del suelo y del
análisis estructural. El ancho del túnel es de 10.81 (m), y es ocupado
por dos carriles de circulación más las banquetas peatonales. Asimismo
se proporcionó a la sección una altura mínima de 7.75 (m) por razones
de estabilidad y para permitir la circulación de vehículos pesados. Con
estos parámetros se definió una sección transversal que incluye cuatro
radios de curvatura (Figura 3).
Para evitar una sección mayor, se prefirió la solución de construir dos
túneles paralelos de menores dimensiones.
La profundidad de desplante del túnel se definió para alojarlo en
terreno estable y reducir la posibilidad de una falla. Por ello se escogió
una profundidad mínima de la clave “(H)”, de 7 (m) que lo califica
como un túnel somero ya que su relación con el diámetro, “H/D”, es de
0.648 < 1.7.
Ambos túneles tienen una pendiente longitudinal de 4.7 %, siendo el
extremo sur el de cota más baja.
Los ejes de ambos túneles son sensiblemente paralelos y se encuentran
a una separación de 20 metros, para evitar un posible efecto de
interacción entre ambos, sobre todo durante el proceso de construcción.
Durante la excavación, los frentes de los túneles deben ir desfasados
una longitud equivalente a un diámetro, por la misma razón.
2.4 Criterios de estabilidad
En el diseño se define el procedimiento constructivo para realizar la
excavación en condiciones de seguridad, lo que también implica definir
las características del revestimiento. En un principio, antes de iniciar la
excavación, la masa de suelo se encuentra en equilibrio, sometida a la
acción de su peso, las acciones aplicadas sobre la superficie exterior y a
las fuerzas internas resistentes
. En el tramo excavado, un volumen que originalmente se apoyaba
sobre el terreno, queda sin apoyo y se mantiene en su lugar por la
acción de las fuerzas cortantes resistentes que se desarrollan en el
suelo. Esta condición puede llegar a la falla si las fuerzas que se aplican
son superiores a la resistencia del suelo. En este caso se requerirá
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colocar una estructura de soporte en el área excavada. Hay que
considerar que el avance de la excavación va acompañado de
deformaciones, producto de las alteraciones que sufre el suelo.
El diseño geotécnico
procedimientos:
del
túnel
se
realizó
según
los
siguientes
•
Por el Método de Elementos Finitos, aplicando alguno de los
programas de cómputo existentes. Permitió obtener el estado de
esfuerzos y deformaciones en el túnel y en la masa de suelo que lo
rodea, así como los asentamientos en la superficie exterior.
•
También se utilizó el Método Simplificado de Estabilidad de Túneles,
desarrollado por el Profesor Enrique Tamez. Así se define el
procedimiento constructivo, en función de los factores de seguridad
para cada etapa de la excavación.
Es conveniente describir brevemente el Método Simplificado de
Estabilidad de Túneles, porque proporciona a la supervisión elementos
de juicio sobre los mecanismos de falla y las etapas a cuidar durante el
proceso constructivo.
La falla durante la excavación de un túnel se puede presentar así:
•
Por deslizamiento del suelo de la clave sobre la excavación, por
falla del material de soporte (Figura 4).
•
Por plastificación del suelo en la parte inferior de la clave.
•
Por falla del frente de la excavación. En este caso existe
deslizamiento del prisma de la clave, mientras que el suelo del
frente avanza y gira levantando el piso, con grandes
deformaciones angulares. (Figura 4).
Se ha creado un modelo para representar el mecanismo de falla, que
consta de los siguientes elementos (Figura 5):
•
En el frente de la excavación se supone un prisma triangular (1)
cuyo ángulo es:
45°- φ/2
Este prisma tiene un ancho igual al diámetro del túnel y una longitud
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L=A tan ( 45°- φ/2 )
A=Altura del túnel
φ=Ángulo de fricción interna del suelo
•
Un prisma rectangular (2) que descansa sobre el prisma triangular
antes mencionado. Las dimensiones de la base son el diámetro del
túnel y la longitud “L” definida en el punto anterior.
•
Un prisma rectangular (3) que se apoya sobre la clave del tramo
túnel que aún no tiene el revestimiento completo. La sección es
un ancho igual al diámetro del túnel y su longitud es
correspondiente al avance de la excavación sin soporte, que
definirá en este proceso.
de
de
la
se
Las cargas externas que actúan en este modelo son los pesos de los
prismas de suelo que tienden a deslizar y por lo tanto a producir la falla,
la sobrecarga que pudiera existir en la superficie que generalmente se
supone de 2.0 (Ton/m2), y las reacciones debidas al soporte. No se
considera la acción de algún escudo de perforación. Las fuerzas
resistentes están representadas por las fuerzas cortantes que se
desarrollan en las caras de los prismas, y la capacidad de carga del
prisma triangular en el frente de la excavación. En el modelo, la
condición de equilibrio es aceptable cuando la relación entre las fuerzas
resistentes y las fuerzas que actúan alcanza un valor adecuado del
factor de seguridad, como mínimo de 2, y si los desplazamientos del
suelo en la superficie son aceptables. El análisis debe efectuarse a lo
largo del túnel y a diferentes profundidades, utilizando distintos valores
de las variables representativas del suelo. El análisis de la estabilidad
del túnel incluye las siguientes etapas:
Estabilidad del frente de la excavación
La falla del frente del túnel se presenta como un desplazamiento
acompañado de un giro. Su estabilidad se calcula a partir del equilibrio
de los prismas 1 y 2 de la figura 5. Las fuerzas que actúan son el peso
propio y la acción de una sobrecarga superficial. Las fuerzas resistentes
son las cortantes que se desarrollan en las superficies laterales de los
prismas más la capacidad de carga del prisma triangular, antes de que
falle por esfuerzo cortante según un plano inclinado. El factor de
seguridad se obtiene como la relación de los momentos con respecto a
un punto del plano, por ejemplo (O), de las fuerzas resistentes, entre
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las actuantes. Mediante este análisis se define el procedimiento de
excavación del frente, ya sea a sección completa o a sección parcial.
Estabilidad de la clave sin soporte
El siguiente paso consiste en analizar la estabilidad, durante el proceso
de excavación, del prisma que se encuentra sobre la clave del túnel,
cuando todavía no se ha aplicado el revestimiento interior. Así se
determina la longitud máxima de avance que se puede ejecutar sin
soporte y en condiciones de seguridad. También existe una posibilidad
de falla cuando el esfuerzo cortante transmitido a las capas inferiores
del prisma (3), es mayor que el esfuerzo resistente que se desarrolla en
el mismo, ya que se presenta la plastificación del suelo, que se traduce
en grandes deformaciones y desplazamientos en la superficie exterior,
afectando a las construcciones cercanas.
Estabilidad general
El análisis de la estabilidad general de la excavación, se efectúa una vez
que se ha definido el procedimiento constructivo del frente y el avance
máximo de la excavación sin soporte. Con esta información se calcula el
factor de seguridad del conjunto de los tres prismas ante una posible
falla. Se considera que es adecuado un coeficiente de seguridad de 2.0.
Los criterios anteriores de estabilidad se aplicaron a los túneles del Eje
5Poniente, analizando secciones a lo largo de su desarrollo y utilizando
las propiedades correspondientes a cada estrato. En el trazo predomina
la toba blanda, cuya cohesión varía de 5 a 8 (Ton/m2), llegando a
alcanzar valores de 20 (Ton/m2). Sin embargo existe una zona de unos
120 metros de longitud de arenas azules, cuya cohesión es de 2
(Ton/m2) donde fue necesario limitar los avances. En el análisis se
obtuvo lo siguiente:
•
El factor de seguridad para el frente expuesto del túnel, en la
mayoría de los casos, tuvo un valor de 2.4. Sin embargo se
presentaron zonas con un factor de seguridad de 1.4, por lo cual
se decidió excavar la periferia del túnel, dejando un prisma de suelo
en el centro, a manera de troquel, que se demuele una vez
colocado el recubrimiento. De esta manera se obtiene un factor de
seguridad de 2.
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Se analizó la estabilidad de la clave del túnel en función del avance
sin recubrimiento, para alcanzar el valor máximo del esfuerzo
cortante en la parte inferior del prisma vertical. Para un factor de
seguridad de 2, se obtuvieron avances máximos de la excavación
entre 1.10 y 1.50 (m). Para las zonas con material suelto, en donde
la cohesión es de 2 (Ton/m2), los avances máximos permisibles
variaron entre 50 y 60 (cm).
•
•
Se analizó la estabilidad general del túnel, incluyendo los tres
prismas, obteniendo un factor de seguridad de 2.4.
2.5 Relaciones esfuerzo-deformación.
Para el diseño de del revestimiento hay que conocer el comportamiento
del suelo durante la excavación. Antes de que se inicie, la masa del
suelo se encuentra en condiciones estables. A un elemento del suelo que
se encuentre cercano a la frontera del túnel, al principio de la
excavación, le va a faltar el soporte que representa el suelo que se
retira, por lo que va a sufrir desplazamientos y por lo tanto los esfuerzos
en la parte superior sufrirán decrementos hasta lograr el equilibrio. En
esta etapa, la curva característica del terreno está representada por una
recta descendente hasta alcanzar el límite elástico (figura 6).
Por otro lado, el desplazamiento radial que sufre la excavación, es
producto de la interacción de un cilindro virtual y resistente de suelo
cuyo diámetro es el del túnel, con el suelo que lo rodea. La interacción
con el terreno implica que los desplazamientos radiales en la frontera
entre ambos elementos deben ser iguales. En la misma figura se ha
representado la gráfica esfuerzo-deformación del cilindro de suelo, que
muestra la variación de los esfuerzos conforme avanza la excavación.
Los desplazamientos radiales producen incrementos de carga en el
cilindro, según un comportamiento elástico al principio. Esta condición
de equilibrio corresponde al punto de intersección de las gráficas
esfuerzo-desplazamiento del suelo y del cilindro. En esta situación es
difícil que se presente alguna falla, y en consecuencia no requiere de
ademe. A partir de esta deformación, es necesario colocar un soporte
que garantice la estabilidad de la excavación.
El soporte o revestimiento garantiza la seguridad del túnel y evita
desplazamientos importantes en la superficie exterior. Para proceder a
su diseño es necesario obtener previamente la curva de interacción
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suelo-soporte, que proporciona la fuerza que debe resistir. La gráfica del
suelo es la que se obtuvo anteriormente, mientras que la del soporte se
calcula a partir de su rigidez y de las deformaciones que le transmite el
suelo. El origen de esta gráfica es la deformación de equilibrio que se
obtuvo en el caso anterior, correspondiente al punto a partir del cual se
requiere soporte. Al principio, el ademe no recibe presión, pero empieza
a trabajar conforme avanza la excavación y se presentan deformaciones
en el suelo. La condición de equilibrio se alcanza cuando la deformación
del revestimiento sea igual a la del suelo y corresponde al punto en que
se cruzan ambas gráficas. El valor de la fuerza en este punto se usará
para diseñar el revestimiento.
Como se puede apreciar en las gráficas, la fuerza que actúa sobre el
soporte y que se utiliza para su diseño, es inferior a la carga original que
transmite el suelo. Al respecto se puede observar lo siguiente:
•
El revestimiento debe colocarse de inmediato, después de
efectuada la excavación, según el avance especificado en el
proyecto, a fin de evitar desplazamientos excesivos en el suelo.
•
Es necesario evitar holguras entre el suelo y el revestimiento, para
impedir desplazamientos y la subsecuente falla por flujo del
material.
•
El recubrimiento requiere de apoyos que transmitan las cargas
externas a la base. La excavación no debe avanzar sin haber
cimentado el revestimiento.
Además de las deformaciones que sufre el revestimiento por la presión
del terreno circundante, hay que considerar las producidas por
asentamientos propios de la estructura del túnel, ya que durante el
proceso de excavación carece de continuidad en la parte inferior. Para
reducir los asentamientos durante el proceso constructivo, es necesario
diseñar zapatas de cimentación que reciban las reacciones del
recubrimiento (Figura 7). Las zapatas se incorporan a la geometría de la
sección transversal como elementos de transición entre los muros y el
piso. La superficie de apoyo se calcula a partir de la capacidad de carga
del suelo de cimentación.
La parte inferior del revestimiento o “cubeta”, requiere completarse para
proporcionar continuidad a la sección transversal del túnel y unir los
cimientos laterales, lo cual reduce los esfuerzos en el recubrimiento.
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2.6 Diseño del revestimiento
El revestimiento proporciona resistencia a las paredes de la excavación
evitando desplazamientos excesivos y en consecuencia, la falla del
suelo. Se suelen usar los siguientes tipos de recubrimientos:
•
Revestimiento de concreto lanzado, adicionado con fibras como
refuerzo.
•
Marcos metálicos colocados a una cierta separación, recubiertos de
concreto lanzado, que tapa las oquedades del suelo.
•
Dovelas de concreto unidas mecánicamente.
En el Eje 5 Poniente, se colocó un revestimiento de concreto lanzado. Un
diseño preliminar proporcionó un espesor de 25 cm de concreto de
resistencia f’c=300 (kg/cm2), lo que posteriormente se corroboró.
Después de colocado el revestimiento, y a largo plazo, se alcanza el
valor máximo de la fuerza transmitida al soporte, por lo que se ha
propuesto aumentar los valores que proporcionan las curvas de
interacción para el diseño del revestimiento.
Para el caso del Eje 5 Poniente, en el que el suelo es en casi toda su
longitud una toba blanda, se recomienda que las fuerzas utilizadas en el
diseño del revestimiento sean las siguientes:
Presión vertical:
Presión horizontal:
Presión de equilibrio:
Pv=1.2 Pe
Ph=Pe
Pe=5.6 (Ton/m2)
Este último valor corresponde a la presión de equilibrio de una de las
secciones. Con este último valor que se tomó como ejemplo, se procedió
al análisis del revestimiento.
Primeramente se analizó la mitad superior del túnel apoyada sobre las
zapatas de cimentación (Figura 8). Los valores máximos de los
elementos mecánicos fueron:
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Fuerza normal
Fuerza cortante
Momento flexionante
P=36.4 (Ton)
V= 3.8 (Ton)
M= 2.4 (Ton-m)
Para esta condición los desplazamientos son pequeños, del orden de
0.44 (cm) y de 0.29 (cm), en direcciones vertical y horizontal,
respectivamente. Estas deformaciones están condicionadas a que el
revestimiento esté apoyado firmemente en la cimentación. El diagrama
de fuerza normal indica fuerzas de compresión en todo el revestimiento
con un valor prácticamente constante.
También se analizó la sección completa del túnel (Figura 9), obteniendo
los siguientes valores máximos:
Fuerza normal
Fuerza cortante
Momento flexionante
P=44.5 (Ton)
V= 1.5 (Ton)
M= 2.5 (Ton-m)
En este caso los desplazamientos son 2.94 cm (vertical), y 0.4 cm
(horizontal), que se consideran aceptables. Los esfuerzos por momento
flexionante y cortante en el concreto, tanto en este caso como en el
anterior son muy bajos.
En la parte inferior o “cubeta” y en las transiciones con las zapatas, los
esfuerzos son superiores, por lo que se diseñaron utilizando concreto
armado. El cálculo arrojó un ancho de zapata de 50 (cm) y una losa
inferior de 25 (cm) de espesor.
El concreto lanzado se aplicó por capas y de manera continua sobre la
longitud excavada de 1.50 (m). Las capas tienen espesores de 5, 15, y
5 (cm). La parte inferior o cubeta es de 25 (cm), de concreto armado y
se vació en tramos de 6 (m).
Mediante el procedimiento de elementos finitos (Figura 10), en el que la
estructura se modela como un conjunto de elementos actuando entre sí,
se obtuvieron las fuerzas internas y las deformaciones en el suelo y en
la estructura.
Se analizó la resistencia del túnel en sentido longitudinal, ante las
deformaciones que pudieran presentarse en la superficie del suelo. Para
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ello se calcularon los esfuerzos debidos a un hundimiento máximo de la
superficie de 10 cm en una longitud de túnel de seis diámetros o 65(m).
El esfuerzo máximo de tensión fue de 14 (kg/cm2 ), lo cual es admisible.
2.7 Portal de entrada al túnel
Por razones topográficas el portal de entrada suele ubicarse en el talud
de una ladera. El portal contribuye a la estabilidad y sostenimiento tanto
del talud como del inicio del túnel (Figura 11). Los numerosos
accidentes que se han presentado en los portales, obligan a ser
cuidadosos en el diseño de los mismos. En los primeros 20(m) de
excavación, se requiere de un tratamiento del suelo circundante muy
conservador. Su análisis se hace difícil al participar de las características
de una ladera y las de un ducto perforado en el terreno. Además del
análisis por elementos finitos existen recomendaciones empíricas
aplicables al diseño del portal.
La parte más peligrosa es la superficie expuesta del talud, por tratarse
de un material intemperizado que puede presentar planos de ruptura y
alteraciones importantes. Adicionalmente, las filtraciones de agua
pueden ocasionar fallas locales. La excavación del portal de entrada
origina una oquedad que afecta la estabilidad del talud en su base y al
apoyo de la estructura del túnel.
Primeramente hay que limpiar los taludes de materiales sueltos y
verificar su estabilidad. Las laderas se aseguran colocando anclajes en
las superficies expuestas. El análisis permite calcular la longitud,
densidad, separación y características de los anclajes. Son barras de
acero que se introducen en una perforación previa que después se
rellena con un mortero especial de cemento, con algún aditivo
estabilizador. Después se tensan a cierta presión. En lugar de la barra
se puede utilizar cable de presfuerzo tensado a determinada carga.
Sobre el talud y con el fin de evitar la intemperización del material, se
coloca una malla de acero recubierta de mortero de cemento lanzado a
presión. Finalmente, se construyen cunetas que recogen y desvían el
agua de lluvia, impidiendo que se filtre en el material de las laderas.
A menos que el material sea muy bueno, se recomienda colocar lo que
se denomina un “paraguas de enfilajes” alrededor del portal, con la
finalidad de asegurar el material del suelo al inicio de la excavación. La
longitud, separación e inclinación de las anclas depende de las
características del suelo.
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Reforzado el suelo contiguo, se procede a abrir una caja, de forma
circular, que alojará la trabe de borde como elemento resistente y que
asegurará la ladera en la entrada, así como el extremo del túnel. La
trabe de borde, de concreto armado, impide que se vaya a producir un
desprendimiento del suelo y absorbiendo además, los esfuerzos que
transmite el recubrimiento del túnel. No se debe iniciar la excavación
sin haber protegido los taludes de entrada y colado la trabe de borde.
Aunque en este estudio no se ha considerado la acción del sismo, es
indudable que actúa de manera importante. Es conveniente
instrumentar este tipo de estructuras.
2.8 Procedimiento constructivo
Tanto el personal como el equipo utilizado en la excavación, deben ser
programados para realizar los trabajos de forma continua, siguiendo las
especificaciones del proyecto. Los túneles se iniciaron simultáneamente
por ambos extremos, dejando que uno de ellos tuviera un defasamiento
con respecto al contiguo de 20 metros, para evitar posibles
interferencias. El procedimiento constructivo siguió las siguientes
etapas:
•
Tratamiento de los taludes cercanos al portal de entrada y
construcción de la trabe de borde. Sobre la superficie expuesta se
aplicó concreto lanzado a fin de evitar la acción del intemperismo,
colocando
anclas
para
evitar
cualquier
falla
del
frente.
Simultáneamente se instalaron las referencias y bancos de nivel que
permiten controlar el proceso de obra. En su caso, se construye el
paraguas de enfilajes en el portal, para evitar cualquier deslizamiento
del suelo (Figura 13).Con base en el trazo de la sección transversal,
se procedió a excavar la caja para alojar la trabe de borde con su
cimentación. Posteriormente se realizó el armado y colado de la
misma, dejando los anclajes de liga con el recubrimiento (Figura 11).
•
Se excavaron dos túneles piloto de menores dimensiones que el
principal, colindando con las paredes laterales. Esto permite conocer
con mayor precisión las características del material que se encontrará
durante el proceso. El avance máximo permitido para la excavación
de estos túneles fue de 6.0 metros por etapa, a partir del frente. Su
diámetro era de 2.0 metros, coincidiendo con la superficie exterior de
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la geometría general. La excavación de los túneles piloto debe ir por
delante de la excavación, para permitir el colado de las zapatas
sobre las que se apoyará el revestimiento (Figura12).
•
Armado, cimbrado y colado de las zapatas, dejando los anclajes y
preparaciones necesarios para su liga con el resto del recubrimiento.
•
Excavación de la periferia del túnel en el tercio superior de la
sección, con los avances indicados en el proyecto de 1.10 (m).
Excavación alternada de las áreas laterales, procediendo
a
continuación con el lanzado del concreto. En este proceso se deja
intacto el prisma central de suelo que sirve de soporte al frente de la
excavación hasta que se termina de lanzar el concreto de la
periferia, por lo menos en su primera capa. El prisma se excava
después de dos ciclos de avance, conservando siempre una longitud
mínima de 3 metros, como protección ante una posible falla del
frente.
•
Lanzado de concreto en una primera capa de 5 centímetros, seguido
de varias aplicaciones hasta completar el espesor total de 25
centímetros (Figura 14).
•
Excavación de la cubeta o parte inferior del túnel, y a continuación el
armado y colado. (Figura 15) en tramos de 6 (m). Después se coloca
el pavimento.
Para la excavación se utilizó equipo mecánico que incluía una máquina
retro-excavadora 320 con rozadora y un equipo frontal 966-F para
cargar el material en los camiones, además del equipo de fabricación y
lanzado de concreto.
Durante el proceso de excavación se tuvieron filtraciones, ocasionadas
principalmente, por fugas en el sistema hidráulico municipal. Fueron
pequeñas y en ningún momento afectaron el proceso constructivo. Se
controlaron canalizando el agua al sistema de drenaje.
Concreto lanzado
Como revestimiento del túnel se aplicó una capa de concreto lanzado de
25 centímetros de espesor, de resistencia f´c = 300 (kg/cm2), y un
tamaño máximo del agregado de 0.9(cm). El concreto se colocó
Civil
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Prolongación del eje vial 5 Poniente
directamente por capas de 5 (cm) sobre las paredes del túnel, utilizando
un chorro de aire a presión, hasta lograr el espesor necesario.
Para reducir los efectos de los cambios volumétricos, se reforzó con
fibras metálicas, en proporción de 40 (kg) de fibra por metro cúbico de
concreto. El procedimiento tiene la ventaja de lograr una adherencia
firme entre el concreto y el material del suelo, cubriendo las superficies
irregulares y evitando los vacíos que pudieran presentarse al colocar el
revestimiento. Este recubrimiento presenta como cualidades: la
impermeabilidad, resistencia a la propagación de fisuras y la facilidad de
su aplicación. El concreto se lanzó utilizando el procedimiento de mezcla
húmeda, que es el más confiable. Consiste en mezclar, primeramente,
las proporciones adecuadas de agregados, cemento, agua y fibras, para
posteriormente aplicar la mezcla a presión. Así se logra un buen control
de la dosificación del concreto.
La incorporación de fibras reduce la trabajabilidad del concreto, por lo
que es necesario incluir aditivos para acelerar el fraguado y facilitar su
manejo. Así se pudo trabajar con mezclas de 10 cm de revenimiento.
Las propiedades del concreto lanzado que se controlaron fueron
manejabilidad, resistencia a la compresión y resistencia a la flexión. La
adición de las fibras incrementa alrededor de un 4% la resistencia a la
compresión del concreto, mientras que a la flexión se puede lograr un
20% de aumento. La resistencia de diseño se alcanzó a las 12 horas.
La eficiencia en la aplicación del concreto se mide por el porcentaje de
“rebote” que se obtiene. Es una medida de la cantidad de concreto que
se lanza pero que no se adhiere a la superficie expuesta y que en casos
extremos puede llegar a ser de 25%. El rebote depende de la habilidad
del operador, de la graduación del agregado, de la distancia a la
superficie que se va a aplicar, del ángulo de aplicación y de la presión de
la mezcla, entre otras variantes.
2.9 Instrumentación
El proceso de excavación se lleva a cabo manteniendo un control
constante de los desplazamientos. Es necesario vigilar las
deformaciones, ya que se proyectan en la superficie externa del túnel,
pudiendo afectar construcciones cercanas. La vialidad del Eje 5Poniente
presenta el problema de pasar por debajo de una construcción de la
Comisión Federal de Electricidad, que alberga hexafloruros, material
Civil
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Prolongación del eje vial 5 Poniente
sumamente delicado en su manejo, lo que no permite hundimientos en
los edificios, superiores a 8 (mm) en total y diferenciales de2 (mm).
Las deformaciones se pueden estimar a partir de los desplazamientos en
el túnel, fijando valores tolerables y en su caso, modificando el
procedimiento constructivo.
El desplazamiento máximo sobre la clave del túnel sin recubrimiento
suele reflejarse, sobre el eje del túnel, hasta una distancia aproximada
de 5 diámetros hacia atrás del frente y disminuye hasta una distancia
hacia delante, igual a la profundidad del túnel. La zona afectada
también se extiende hacia ambos lados del eje, la misma distancia,
equivalente a la profundidad de la clave (Figura 16).
En el caso del Eje 5Poniente, el hundimiento máximo estimado fue de 8
cm, mientras que el observado fue de 0.9 cm, con una distorsión
angular en los edificios de 0.002, valores ambos que son satisfactorios,
ya que no afectan las construcciones o los equipos que se encuentran en
la zona de influencia del túnel.
Asimismo se realizaron las siguientes mediciones:
•
Nivelaciones con referencia a un banco de nivel superficial para
determinar la magnitud de los movimientos, tanto de puntos
situados sobre el eje del túnel como cercanos al mismo. El
hundimiento máximo sobre el eje del túnel fue de 0.9 centímetros,
muy inferior al calculado de 8 centímetros.
•
Con base en las curvas de interacción suelo-revestimiento se obtuvo
un desplazamiento teórico máximo, de las paredes del túnel durante
la excavación, de 1.6 cm. Con este fin se tomaron medidas (Figura
17) sobre líneas de convergencia virtuales trazadas entre puntos
opuestos de la sección transversal, como una medida de la distorsión
que sufre el interior del túnel. El desplazamiento máximo obtenido
fue 1 centímetro inferior al calculado. Estos movimientos alcanzaron
un valor máximo durante el primer mes y después se estabilizaron.
Se puede inferir que el comportamiento del túnel fue satisfactorio, ya
que los desplazamientos obtenidos fueron inferiores a los calculados. Por
ello se considera que el procedimiento utilizado es recomendable.
Civil
19
Prolongación del eje vial 5 Poniente
2.10 Control de calidad
Durante el transcurso de la obra se ejercieron estrictas medidas de
control para garantizar la calidad de los trabajos y de los materiales
empleados. Entre los aspectos que más se vigilaron se mencionan:
• En las zonas recién excavadas, diariamente se registraban las
propiedades del suelo para compararlas con las del proyecto.
• Revisión y análisis de las mediciones efectuadas por el equipo de
topografía, detalladas en el punto anterior.
•
Control de la calidad del concreto lanzado de resistencia f’c = 300
(kg/cm2) y del concreto estructural f’c = 250 (kg/cm2). Todas las
pruebas dieron resistencias por arriba de la especificada, obteniendo
en el primer caso, un valor promedio de 318 (kg/cm2) y un coeficiente
de variación de 6% a los 28 días. Asimismo se probó la calidad del
acero de refuerzo, cumpliendo en todos los casos con la norma.
Civil
20
Prolongación del eje vial 5 Poniente
3.
PUENTE TARANGO
3.1 Descripción del proyecto
A la salida de los túneles, en dirección Norte-Sur, se requiere salvar la
barranca Tarango, por lo que fue necesaria la construcción de un puente
que termina en la Av. Las Águilas (Figura 19). Tiene una longitud de
206.6 m y un ancho de calzada de 18.82 m, con dos carriles por
sentido. Longitudinalmente la estructura tiene dos trabes postensadas,
apoyadas en seis pilas intermedias y en los estribos extremos,
diseñados para soportar parte de la estructura del puente y para
contener el material del suelo. Transversalmente existen ocho ejes de
pilas, ligadas en su parte superior. Son huecas de 2.40x 2.40 m, y su
altura sobre el fondo de la barranca varía entre 15 y 24 (m). El puente
tiene una pendiente vertical de 4.38%, siendo el acceso sur el de mayor
elevación.
Las trabes del puente son de sección trapecial, huecas, con losas en
voladizo que conforman el piso. Fueron coladas en el lugar sobre cimbra
deslizante, y posteriormente postensadas una vez que el concreto
alcanzara la resistencia de diseño (Figura 20).
3.2 Sistema estructural
En sentido longitudinal existen dos trabes huecas postensadas, que se
apoyan sobre las pilas. La sección de cada trabe, se aligeró colocando
en su interior dos ductos de “sonotubo” cuyo diámetro varía entre 1.2 y
1.5m. Sobre las trabes se apoya el sistema de piso formado por losas
postensadas, con ambos extremos en voladizo (Figura 20). El puente
tiene siete claros de 24 m, dos de 27.30 m en los extremos y cuatro
centrales de 32.0 m. Las trabes son de sección trapecial, de 2.71 x
4.52 m. Alojados en las paredes laterales y central de la sección, se
encuentran 9 tendones de presfuerzo formados cada uno, por 19 cables
de 12.7(mm)de diámetro, a los que se aplicaron 267 toneladas de
tensión.
Las trabes se colaron en su posición final, utilizando concreto de f’c=450
(kg/cm2). Por condiciones del sistema constructivo, los colados se
realizaron por tramos, apoyados en una pila y en el extremo en voladizo
de la trabe anterior, que previamente había sido tensada. El punto de
Civil
21
Prolongación del eje vial 5 Poniente
unión entre trabes se encuentra aproximadamente a un cuarto del
claro a partir del apoyo en la columna, que corresponde a la zona en
que los esfuerzos son menores.
La unión entre colados se garantiza con la continuidad del cable de
presfuerzo que permite desarrollar fuerzas resistentes internas en la
trabe. Sobre las columnas y en los extremos de unión con el siguiente
tramo de trabe se construyeron diafragmas transversales de concreto,
ya que se presentan concentraciones importantes de esfuerzos.
Las trabes se apoyan en los cabezales de las pilas, sobre apoyos de
neopreno que consisten en discos de un material elastomérico confinado
en un anillo metálico. Sus características dependen del diseño y de la
carga que reciben. Las piezas se cubren con una placa de acero
inoxidable provista de un disco de teflón. En el puente Tarango se
colocaron apoyos unidireccionales en todas las columnas, excepto en el
estribo ocho, que es fijo e impide cualquier movimiento lineal. Asimismo
se colocaron topes antisísmicos en los extremos del puente, a fin de
reducir los efectos por sismo.
Las pilas o columnas transmiten a la cimentación las cargas de la
estructura del puente. Se proyectaron pilas huecas cuadradas de 2.40
metros de lado. En su extremo superior la sección es completa, en una
altura de 1 (m). Las paredes en donde se aloja el acero de refuerzo,
son de 30 (cm) de espesor. La parte superior de las pilas se encuentran
unidas transversalmente, mediante un cabezal de concreto, con lo cual
se forma un marco que resiste mejor el sismo.
Los extremos del puente se apoyan sobre estribos, estructuras que
también descansan sobre pilastrones, que al mismo tiempo que sirven
de soporte detienen el empuje del suelo.La cimentación está formada
por zapatas aisladas, apoyadas en pilastrones de 1.0 metro de diámetro,
desplantados en los estratos resistentes de las tobas. Las zapatas, de
forma poligonal y peralte de 1.50 (m), se apoyan sobre grupos de seis o
siete pilastrones, empotrados 3 (m) en el suelo y cuya capacidad final
es de 650 (Ton), además de la resistencia por fricción, que depende de
su longitud. Para las cargas que actúan sobre el puente, se calcularon
asentamientos de la cimentación, probables máximos de 1.3 (cm).
Civil
22
Prolongación del eje vial 5 Poniente
3.3 Análisis de los elementos estructurales
Todos los elementos estructurales se analizaron aplicando las siguientes
acciones:
•
Cargas permanentes que corresponden al peso propio de los
elementos que forman parte de la estructura, así como el empuje
de tierras o las acciones debidas a corrientes de agua (Figura 22).
•
Cargas variables cuya intensidad varía en función del tiempo,
como las debidas a vehículos y personas en tránsito, así como la
fuerza por impacto y fuerza centrífuga.
•
Las cargas accidentales son aquéllas cuya intensidad es variable,
y pueden actuar en cualquier momento. Las fuerzas por sismo y
viento son las acciones más importantes a considerar, como también
la fuerza por frenado, fricción y esfuerzos por temperatura.
Las normas de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes
recomiendan para el diseño de puentes como el que se está analizando,
el modelo de carga viva IMT 66.5 (Figura 21).Es un modelo virtual que
se basa en estudios estadísticos y mediciones sobre los vehículos que
circulan en las carreteras del país. Se representa por tres cargas
concentradas que coinciden con los ejes de un supuesto camión que se
desplaza sobre un carril de tres metros de ancho. La magnitud de las
cargas y la separación de los ejes para el puente en estudio, se definen
en la figura 21. Adicionalmente se incluye una carga uniforme cuya
magnitud es función del claro del puente. Estas cargas se multiplican
por un factor de reducción de 0.9. Las circulaciones peatonales se
diseñan para una carga viva de 400 (kg/m2).
En el análisis de la superestructura, se supone que todos los carriles
están ocupados, simultáneamente, por vehículos que se desplazan a lo
largo del puente, y que se encuentran en la posición más desfavorable,
para originar esfuerzos máximos en los elementos estructurales.
Las cargas vivas se multiplican por un factor de impacto que toma en
cuenta los efectos de inercia producidos por los vehículos en
movimiento. Para este puente la norma recomienda un factor de 1.3.
Para el análisis por carga móvil se requiere obtener el valor máximo de
las fuerzas internas en un elemento, para lo cual es necesario calcular
las líneas de influencia en una determinada sección, generadas por una
carga unitaria que se desplaza sobre el puente. El valor de la fuerza
Civil
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Prolongación del eje vial 5 Poniente
interna generada es el valor que señala la línea de influencia en el
punto donde está aplicada la carga unitaria, multiplicada por la
magnitud de la carga móvil. Al ser varias las cargas que se desplazan,
hay que obtener la envolvente de los valores máximos y mínimos de las
fuerzas internas (Figura 23) para una serie de secciones críticas. Con
esta información se inicia el diseño.
Las fuerzas accidentales más importantes a considerar son las debidas a
sismo y viento. Salvo que la estructura sea especial, para el análisis por
sismo se puede aplicar el método estático, utilizando el espectro para
diseño sísmico que recomienda el Reglamento de Construcciones para el
D.F. para la zona de Lomas en donde se ubica el puente que se
comenta. Las fuerzas por sismo se incrementaron un 50% por tratarse
de una estructura tipo A.
En el método estático, el efecto del sismo se representa por la acción de
dos fuerzas horizontales y ortogonales aplicadas en el centro de
gravedad de la estructura. La magnitud de cada una de ellas es:
F=( c/Q ) W
c = Ordenada máxima del espectro sísmico según la zona
Q= Factor de comportamiento sísmico, función de la ductilidad de
la estructura
W= Peso de la estructura
En el análisis estático estas dos fuerzas se combinan tomando en cada
dirección el 100% de la fuerza en esa dirección, más el 30% de la
fuerza que actúa en dirección normal. Para obtener los desplazamientos
de la estructura, se procede de igual manera pero con un valor de Q=1.
En el análisis por viento se supone que la fuerza actúa en dirección
transversal, sobre el área expuesta del puente y de la carga viva. La
fuerza es función de la velocidad del viento, topografía de la zona y de
la geometría del puente.
Para absorber los efectos por temperatura se colocaron juntas en los
extremos del puente y apoyos de neopreno para permitir el
desplazamiento sin sufrir daños.
Con los elementos mecánicos calculados, se diseñó la losa, cuya
sección varía de 0.20 a 0.25(cm). Las losas correspondientes a cada
trabe se unen en el centro del puente, por lo que se analizaron
Civil
24
Prolongación del eje vial 5 Poniente
trabajando en voladizo durante la etapa constructiva y como losa
continua en la de servicio. Estos elementos que constituyen el sistema
de piso, se postensaron en sentido transversal para reducir las
deformaciones.
En el procedimiento de diseño por resistencia última, que es el usual en
estos casos, los efectos producidos por las fuerzas internas resistentes
afectadas de un factor reductor, deben ser mayores a las cargas
externas incrementadas por un factor de carga.
Los distintos tipos de fuerzas que se han mencionado, se combinan
aplicando diferentes factores de carga que toman en cuenta la
probabilidad de que vayan a actuar simultáneamente sobre el elemento.
Las Normas de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes,
proponen varias combinaciones de cargas. A continuación se relacionan
los casos usuales, más desfavorables, afectados de los factores de carga
recomendados. Para la combinación de Carga Muerta (CM), más Carga
Viva (CV) se propone:
1.3
[CM + 1.5 (CV + Impacto)]
Para la combinación de Carga Muerta (CM), más sismo (S):
1.3 (CM + S)
Durante el proceso constructivo, los elementos de la estructura están
sometidos a esfuerzos que no se presentan durante la operación normal.
Por ejemplo, cada trabe se coló de manera independiente y
posteriormente se unieron las losas mediante un colado adicional, por
lo cual en esa etapa su rigidez y resistencia son menores. De igual
manera las trabes del puente van a tener un extremo en voladizo antes
de que el siguiente colado les proporciones continuidad. Estas
condiciones deben ser tomadas en cuenta en el diseño.
3.4 Procedimiento constructivo
La construcción del puente tuvo una duración de ocho meses, iniciando
los trabajos en el extremo sur, ya que en este lugar se disponía de
espacio para habilitar el patio de lanzado de la cimbra deslizante.
Mientras se fabricaba en taller la cimbra metálica, se construyeron las
zapatas de cimentación y las columnas.
Civil
25
Prolongación del eje vial 5 Poniente
Cimentación
El procedimiento constructivo que se siguió en la cimentación fue el
siguiente:
•
•
Verificación del trazo de los ejes que definen la posición de los
pilastrones, según el proyecto.
•
Con equipo mecánico se perforaron los pilastrones, colocando un
ademe metálico en los 4 m superiores para evitar la caída de material
suelto al interior. Durante el proceso se verificaba la verticalidad de la
perforación, las características de los estratos atravesados y el
material de soporte de la pila. Hecha la perforación, se limpiaba el
fondo de residuos de materiales.
•
Colocación del armado de las pilas con separadores, para proteger la
perforación del material suelto.
•
Colado de la pila por el procedimiento tradicional de tubo “Tremie”, en
el que la tubería de colado debe quedar sumergida en el concreto
por lo menos un metro. Se utilizó un revenimiento de 18 (cm), a fin
de evitar huecos en la zona de contacto entre suelo y concreto.
•
Demolición de la parte superior de las pilas para eliminar el concreto
contaminado.
•
•
Cimbra deslizante
Las trabes se colaron en el sitio, utilizando el procedimiento de
“lanzado” de una cimbra que deslizaba sobre las columnas (Figura 24).
El sistema consta de dos armaduras longitudinales por trabe, que se
apoyan sobre ménsulas provisionales adosadas a las pilas. Sobre las
armaduras descansa la cimbra metálica que dispone de movimientos
laterales para facilitar las maniobras de cimbrado y descimbrado. El
deslizamiento de las armaduras sobre las ménsulas se logra mediante el
empuje de un equipo hidráulico de gran capacidad que actúa sobre un
sistema de trabes de atraque. Al llegar a los apoyos provisionales en
cada pila, las armaduras deslizan sobre piezas lubricadas.
Adicionalmente, se dispone de un sistema hidráulico que permite la
colocación y remoción de la cimbra (Figura 25). El proceso se inició en el
extremo sur en donde se habilitó una superficie sobre la que se armó la
estructura metálica y se colocaron los atraques que sirvieron como
apoyo al equipo hidráulico (Figura 26). El arranque del proceso se inició
Civil
26
Prolongación del eje vial 5 Poniente
en la parte más alta del puente a fin de facilitar el deslizamiento de la
cimbra. El proceso constructivo se realizó de la siguiente manera:
• Preparación de la plataforma de montaje incluyendo los cimientos, así
como los elementos de apoyo y de atraque requeridos para la
operación de desplazamiento de la cimbra.
• Fabricación de las armaduras en módulos de 6 m que se iban
acomodando conforme se liberaba espacio en la plataforma de
lanzado. En una primera etapa se monta la llamada “nariz”, que es
una extensión liviana que facilita las maniobras para situar
la
cimbra en su posición definitiva (Figura 28). A continuación, se
colocan los dos primeros módulos de las armaduras principales junto
con el encofrado. La longitud de las armaduras era de 62.30 (m) que
incluye un tramo más liviano de 16.50 (m), en la parte delantera.
Después de colocado un módulo, se procede al empujado de la
armadura, hasta llegar al apoyo de la siguiente pila. Es entonces
cuando se cimbra la trabe, se arma el refuerzo y se instalan los
ductos en que se alojarán los cables de presfuerzo.
• Al pasar un apoyo, un tramo de la armadura trabaja en voladizo, cuya
longitud aumenta conforme avanza (Figura 29). En consecuencia, se
incrementan los esfuerzos en el apoyo y las deformaciones en el
extremo, que alcanzan valores cercanos a los 60 centímetros. Por ello
se requiere colocar una torre de izaje, de 8 a 10 metros de altura en
el siguiente apoyo. Con la ayuda de un malacate se logra levantar el
extremo de la “nariz”, lo que reduce los esfuerzos y las deformaciones
y guía la armadura a su posición final. Sobre los apoyos se colocan
elementos de neopreno provisionales para apoyar las trabes durante
esta etapa.
• Armado y colado del primer tramo de trabe de 32 (m) de longitud
(Figura 27), con lo que se completa el claro anterior de 24 (m).
•
Una vez que el concreto ha alcanzado su resistencia de proyecto, se
procede a tensar los cables de presfuerzo.
•
A continuación se desliza la cimbra a su nueva posición. En cada
etapa se descimbra la trabe, se corren las armaduras deslizantes y se
dejan en posición para repetir el ciclo con el colado del siguiente
tramo. El proceso se repite hasta completar el puente. Así se lograron
Civil
27
Prolongación del eje vial 5 Poniente
ciclos de seis días. Una vez completado el colado de una de las
trabes, se iniciaba la siguiente.
•
Finalmente se cimbró y coló la losa faltante del sistema de piso, con el
acero de refuerzo continuo. También se colocaron cables de
presfuerzo transversales para reducir las deformaciones en sus
extremos.
La construcción del puente termina con la ejecución de una serie de
obras complementarias como: parapetos, banquetas, guarniciones,
pavimentos, iluminación, señalamiento y drenaje (Figura 30). El
procedimiento empleado tuvo la ventaja de no requerir de equipo
pesado para el traslado y montaje de elementos prefabricados, además
de que la repetición de los ciclos facilitó la ejecución del programa.
3.5 Control de calidad
Mediante el control de calidad se persiguió lograr los siguientes
objetivos:
•
Controlar las dimensiones y verticalidad de las perforaciones de las
pilas, así como la calidad del material que se encuentra en el
desplante de las mismas.
•
Verificar la calidad del concreto realizando pruebas de revenimiento,
peso, resistencia a la compresión, y módulo de elasticidad para
diferentes edades. Las muestras se tomaron de acuerdo con las
normas vigentes. También se comprobó la calidad del acero de
refuerzo y del presfuerzo, así como la revisión de la cimbra.
•
Verificar la calidad de los materiales y procedimientos utilizados en la
construcción de las terracerías tales como tepetate, emulsiones y
asfaltos.
•
Verificar la calibración del equipo de tensado y vigilar las fuerzas
aplicadas a los elementos de la estructura.
•
Vigilar que las operaciones de colocación y deslizado de la cimbra
metálica se realizaran en condiciones de seguridad.
•
Evitar la contaminación ambiental.
Civil
28
Prolongación del eje vial 5 Poniente
4.
PASO DEPRIMIDO
4.1 Descripción del proyecto
Este tramo de vialidad es un viaducto confinado, excavado sobre el
terreno natural, por debajo de las calles circundantes. Prolonga la
vialidad que procedente de los túneles, pasa por el puente Tarango y se
conecta con el Anillo Periférico a través de la Av. Rómulo O’Farrill. Cruza
a desnivel las avenidas Gutiérrez Zamora y Las Águilas. Su longitud es
de 700 (m) con un ancho libre de 18.0 metros, para alojar dos carriles
por sentido. La profundidad de la excavación es de 8 metros, en
promedio alcanzando una altura máxima de 10 (m). El gálibo interior
tiene un mínimo de 7.0 (m). El proyecto se complementa con drenaje
pluvial, iluminación y señalamiento (Figura 31).En el extremo sur se
registraron cavernas que se rellenaron para impedir una falla del suelo.
4.2 Proyecto estructural
El paso deprimido es una vialidad confinada que se encuentra a un nivel
inferior con respecto a las calles aledañas, lo cual permite una
circulación continua. La avenida tiene el ancho necesario para permitir la
circulación, con dos carriles por sentido, pero además requiere de una
ampliación en el piso superior para permitir la circulación superficial por
las calles laterales. La estructura se diseñó para resistir los empujes
laterales del suelo y soportar el tránsito de vehículos al nivel de la calle
exterior.
Se estudiaron varias opciones estructurales, escogiendo finalmente la
que ofrecía mejores condiciones de seguridad y economía, tomando en
cuenta la posible presencia de cavernas en el subsuelo. Los linderos de
la vialidad, que reciben el empuje del suelo, se proyectaron a base de
pilas de 1.2 (m) de diámetro, desplantadas a 15 (m) de profundidad, y
colocadas a una separación de 3.0 (m). En el sentido longitudinal están
unidas, en su parte superior, por una trabe de borde y en el sentido
transversal por trabes presforzadas y precoladas que soportan el
pavimento superior al mismo tiempo que actúan como puntales de las
pilas (Figura 31). En los casos en que no fue posible la colocación de la
trabe, los empujes laterales se tomaron por medio de cables
postensados inclinados a 45°, y anclados en el terreno natural (Figura
32). En el espacio entre pilas se dejó el material natural con una
pequeña pendiente, protegido posteriormente con concreto lanzado y
Civil
29
Prolongación del eje vial 5 Poniente
armado con una malla de acero. Este recubrimiento se comporta como
una losa con una ligera curvatura, apoyada sobre las pilas (Figura 36).
Las pilas se analizaron considerando su capacidad de punta y resistencia
a flexión, dado que principalmente se encuentran sometidas al empuje
del suelo. El material natural que se encuentra entre las pilas tiene una
pequeña inclinación de 8°, con respecto a la vertical, lo que permite que
se mantenga en condiciones de estabilidad por sus propiedades
mecánicas. Para evitar la acción del intemperismo, la superficie
expuesta se protegió con un mortero de cemento-arena y una malla de
acero 66-66.
El suelo transmite directamente a las pilas una presión lateral que se
puede evaluar a partir de la fórmula de Terzaghi:
Ea = γ H tan2 [ 45° - φ / 2 ]
En donde:
Ea = Empuje activo del suelo sobre la pila (Ton / m2)
γ = Peso volumétrico del suelo (Ton / m3)
φ = Ángulo de fricción interna del material ( ° )
A partir de la expresión anterior y en función del diámetro de la pila se
pueden calcular las presiones para distintas profundidades.
Las pilas se encuentran desplantadas a una profundidad promedio de 12
(m), con una longitud de empotramiento de 3 (m). Su capacidad de
punta varía entre 700 y 2,000 (Ton). En su fabricación se utilizó
concreto de f’c = 250 (kg/cm2) y acero grado 60.
Sobre las pilas y en sentido transversal se colocaron trabes presforzadas
tipo ASHTO III, que actúan como troquel de las pilas, al mismo tiempo
que soportan el sistema de piso de la vialidad superior. Como cimbra
para el colado de la losa del piso superior, se colocaron precolados de
concreto (Figura 34).
Para el diseño de los marcos se considera el peso propio, el empuje del
suelo y la carga viva debida a vehículos y personas. Así se obtienen los
diagramas de fuerzas internas para proceder a continuación con el
dimensionamiento.
Civil
30
Prolongación del eje vial 5 Poniente
4.3 Procedimiento constructivo
El proceso constructivo fue el siguiente:
•
Antes de iniciar la perforación de las pilas, se colocaba un
emboquillado superficial para evitar el desmoronamiento del material.
La perforación debe llegar hasta la profundidad de desplante,
verificando su verticalidad, que el material del estrato tuviera las
propiedades consideradas en el diseño y que no existieran cavernas
en el subsuelo. Para la perforación se utilizaron máquinas con brocas
helicoidales y dientes de carburo de tungsteno.
•
Terminada la perforación se retiraba el azolve del fondo, utilizando un
bote limpiador. A continuación se procedía con la colocación del acero
de refuerzo, asegurando mediante separadores, que no tuviera
contacto con el terreno natural, dejando así un recubrimiento mínimo
de 7.5 centímetros.
•
Colado de la pila mediante el procedimiento del tubo “Tremie”, que
evita la segregación del concreto, para lo cual la tubería de colado
debe permanecer sumergida alrededor de 1 m mientras dura el
vaciado. Las uniones de cada tramo de tubería deben ser herméticas
para impedir la succión de lodo. Los tubos suelen ser de 0.30 metros
de diámetro y 2 metros de longitud. En el interior del tubo se coloca
un tapón de látex que desciende obligado por el peso del concreto,
evitando así la segregación.
•
El concreto debe ser fluido para que se distribuya de manera uniforme
y la operación continua para evitar la formación de juntas frías.
Posteriormente se demuele la parte superior de las pilas, en una
longitud de 50 centímetros para retirar el concreto contaminado.
•
Después se procedía con la excavación, armado y colado de la
de borde longitudinal, en la parte superior de las pilas.
•
Excavación y colocación en su posición final de las trabes presforzadas
del piso superior para seguir a con el colado de las uniones con las
pilas y con el de la losa superior.
•
Excavación del viaducto hasta el nivel de subrasante (Figura 35).
Civil
31
trabe
Prolongación del eje vial 5 Poniente
•
Excavación de las franjas laterales entre las pilas, para afinar el
terreno natural y lanzar el concreto con un espesor de 10 centímetros
sobre una malla de acero 66-66.
•
Instalación del drenaje pluvial, señalamiento y construcción de la
terracería y pavimento (Figura 37).
4.4 Anclas de presfuerzo
Para asegurar la estabilidad de las pilas que carecen de puntales en su
extremo superior, se colocaron anclajes que por fricción transmiten al
suelo la fuerza aplicada a un cable de presfuerzo (Figura 32). Se
colocaron en las pilas cuya longitud expuesta fuera superior a 3 m, ya
que en este caso la pila, por sí sola, no puede resistir el empuje del
suelo. Para su instalación se siguió el siguiente procedimiento:
•
Previamente al colado de la pila por tensar, se colocó una
preparación en su extremo superior para que pudiera pasar el ancla
de presfuerzo y que sirviera de guía para perforar un barreno de 10
cm de diámetro en el terreno natural, con una inclinación de 45 °.
•
En la perforación se introdujeron dos torones de acero de presfuerzo
de 15.2 (mm) de diámetro, provistos de los dispositivos necesarios
de anclaje en sus extremos, además de las mangueras que se
requieren para la inyección de lechada. La resistencia a la tensión del
anclaje se logra por la fricción que se desarrolla entre el suelo
natural y el mortero que confina al cable.
•
Inyección en la perforación de lechada de cemento, en proporción de
1:2, a una presión de 2 (kg/cm2). Deben utilizarse aditivos
acelerantes para alcanzar en tres días la resistencia de diseño de
150 (kg/cm2). La longitud activa del ancla se obtiene a partir de la
fuerza que requiere la pila para lograr su estabilidad, de las
propiedades del suelo, de la presión de inyección de la lechada y del
diámetro de los cables. Una vez que la lechada ha alcanzado la
resistencia de diseño, se procede a tensar el cable con una fuerza
que en nuestro caso fue de 45 toneladas. La longitud de anclaje fue
de 10 (m).
Civil
32
Prolongación del eje vial 5 Poniente
4.5 Tratamiento de minas
El estudio de mecánica de suelos mencionaba la posible existencia de
cavernas en el espacio ocupado por el paso deprimido, por lo cual fue
muy importante investigar su presencia de manera precisa. La
localización y extensión de la zona de minas se determinó mediante
sondeos que se realizaron a 5 metros de separación, detectándose así
una zona de cavernas de dimensiones 50 por 30 metros, (Figura 38).
Previo al relleno de la caverna, se delimitó la zona colocando sacos
llenos de arena delimitando la zona por rellenar, y pegados al techo
para evitar escurrimientos. Como concreto fluido se utilizó una mezcla
de cemento, tepetate y bentonita, logrando una resistencia mínima de 5
(kg/cm2). Terminado el relleno, se prosiguió con la perforación de la
pila.
4.6 Control de calidad
Durante la construcción de la vialidad fue muy importante tener el
control de las actividades en proceso, particularmente en lo referente a
la calidad de los materiales, de los procesos constructivos y del registro
de las nivelaciones, además de vigilar el cumplimiento de las medidas
de seguridad por parte del personal. Entre otros se realizaron los
siguientes controles:
• Verificación de la calidad de los materiales y de los aditivos, tanto los
aplicados en planta como en obra, así como la resistencia a
diferentes edades del concreto.
• Se vigilaron todos los procesos que intervenían en la ejecución de la
obra, como la fabricación de las pilas, relleno de cavernas, y
construcción de elementos de concreto armado.
• Durante el proceso de construcción y aun después, se tomaron
nivelaciones periódicas con relación a un banco de nivel superficial,
de puntos situados sobre el eje de la vialidad y calles laterales así
como de algunos edificios cercanos a la zona de excavación. En
todos los casos se obtuvieron valores satisfactorios.
Civil
33
Prolongación del eje vial 5 Poniente
5. CONCLUSIONES
En lo anterior se ha expuesto de manera breve, una obra compleja en
donde han intervenido varios tipos de construcción. Cada una de las
soluciones se justifica por las condiciones físicas del entorno,
principalmente topográficas y sociales. Las estructuras adoptadas se
ajustaron a la topografía del lugar y fueron diseñadas para resistir
distintos tipos de cargas y transmitirlos al suelo de cimentación. En
todos los casos el proyectista debió buscar algunas opciones y
seleccionar aquella que ofreciera los mejores resultados.
Asimismo se han comentado los criterios adoptados en el diseño de las
estructuras, así como los procesos constructivos y de supervisión
utilizados en su ejecución. El constructor debe entender el
comportamiento general de la estructura, y la razón de lo que se hace
para que pueda enfrentar así, aspectos imprevistos que no siempre
están contemplados en el proyecto.
En particular hay que mencionar que la supervisión de la obra
interviene de manera importante en el proceso de ejecución y debe
orientarse, sobre todo, a vigilar que tanto los materiales como los
procesos cumplan con las normas y con las especificaciones contenidas
en el proyecto. Existe una cierta relación entre el proyectista, el
constructor y el supervisor. En sus respectivos ámbitos son
generadores de ideas y en cada caso seleccionan la mejor solución,
justificándola con base en los conocimientos y experiencia adquiridos.
Por ello es importante fomentar el desarrollo del ingeniero de manera
constante.
Cuando me inicié en mi vida profesional, me orientaron a analizar lo
que se construía, con hipótesis simplistas para facilitar dicho análisis,
pero explicando su fundamento. Obviamente esto no es fácil pero hay
que hacer un esfuerzo para entender la razón de lo que se construye,
lo que facilitará y mejorará las labores de control y dirección de las
obras.
Civil
34
Prolongación del eje vial 5 Poniente
REFERENCIAS
ACI Asesores en Cimentaciones y Mecánica de Suelos S.A. de C.V.
“Diseño Geotécnico para el Puente de la Vialidad Centenario-Las
Águilas”
México
2003
Dr. Octavio Rascón Chávez
“Desarrollo de un modelo de cargas vivas para diseño de puentes en
México”
Revista Ingeniería Civil
México
1999
JESA Ingeniería S.A. de C.V.
“Deprimido en Prolongación Eje 5 Poniente. Memoria de Cálculo”
México
2004
MEXPRESA
“Análisis y Diseño de Dispositivo para Cimbra Deslizante”
México
2004
Neftalí Rodríguez Cuevas
“Informe sobre los túneles Eje 5 Poniente”
México
2005
Civil
35
Prolongación del eje vial 5 Poniente
BIBLIOGRAFÍA
Departamento del Distrito Federal. (COVITUR)
“Manual de Diseño Geotécnico”
México
1988
Gobierno del Distrito Federal
"Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal
México
1997
Gobierno del Distrito Federal
“Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo”
México
2004
Gobierno del Distrito Federal
“Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de
Estructuras de Concreto”
México
2004
Ing. Enrique Tamez, Ernesto Holguín, José Luis Rangel
“Diseño Geotécnico de Túneles”.
TGC Geotécnica
México
1997
Secretaría de Comunicaciones y Transportes
“Normas SCT. N.PROY.CAR.6.01.001, y N.PROY.CAR.6.01.005/01”
“Proyectos de Nuevos Puentes y Estructuras Similares”
México
2001
TGC Geotecnia
“Túneles Eje 5 Poniente”
México
2004
Civil
36
Prolongación del eje vial 5 Poniente
RECONOCIMIENTOS
Contratista General
Constructora ATCO, S.A. DE C.V.
Coordinación y Supervisión
Ingeniería de Proyecto y Supervisión
INPROS, S.A. DE C.V.
Proyecto de Vialidad. Prolongación Eje 5Pte.
ITT, S.A. DE C.V.
Diseño de los Túneles. Prolongación Eje 5Pte. GTC Geotecnia, S.A. DE C.V.
Diseño del Puente. Prolongación Eje 5Pte.
MEXPRESA, S.A. DE C.V.
Diseño del Paso Deprimido. Prolongación Eje 5Pte.
Geotecnia Puente Tarango
JESA, S.A. DE C.V.
Consultores en Mecánica de Suelos,
Alberto Cuevas y Asociados
Civil
37
Prolongación del eje vial 5 Poniente
CURRICULUM VITAE
INFORMACIÓN GENERAL
Nombre:
Francisco de Pablo Galán
Lugar de nacimiento:
Alicante, España
Fecha de nacimiento:
3 de diciembre de 1930
Nacionalidad:
Mexicana
FORMACIÓN ACADÉMICA
Estudios Profesionales:
Facultad de Ingeniería, UNAM, (1949-1953)
Se recibió de Ingeniero Civil en la Facultad de Ingeniería de la
Universidad Nacional Autónoma de México, en el año de 1954.
EXPERIENCIA PROFESIONAL
ACTIVIDADES DOCENTES
•
De 1955 a 1974, impartió clases en la especialidad de estructuras,
en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
•
En el año de 1966, es nombrado profesor titular en la especialidad
de estructuras, en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
•
De 1969 a 1972, Profesor de Medio Tiempo en la Sección de
Estructuras del Departamento de Ingeniería Civil.
Civil
38
Prolongación del eje vial 5 Poniente
•
De 1970 a 1973, Director de la Coordinación de
Materias
Propedéuticas, hoy División de Ciencias Básicas, de la Facultad de
Ingeniería de la U.N.A.M.
ACTIVIDADES NO DOCENTES
•
De 1952 a 1966, prestó sus servicios en la Compañía
Constructora, Estructuras y Cimentaciones, S.A., empresa del
grupo ICA y en 1965 es nombrado Gerente General de la misma
empresa.
•
A partir de 1966 y hasta 1970, participa como Asesor Técnico en
la Dirección General de Edificios de la Secretaría de Obras
Públicas.
•
De 1973 a 1977, se desempeña como Director General de
Proyectos, Obras y Conservación de la Universidad Nacional
Autónoma de México.
•
De diciembre de 1978 a diciembre de 1988, fue Subdirector
Técnico del Comité Administrador del Programa Federal de
Construcción de Escuelas, C.A.P.F.C.E.
•
De diciembre de 1988 a diciembre de 1997, fue nombrado
Director General de Obras Públicas del Departamento del Distrito
Federal.
•
De 1998 a 2008, realiza trabajos de asesoría, supervisión y
dirección de obras como coordinador, en la empresa Ingeniería de
Proyecto y Supervisión, S.A. de C.V.
•
De 2008 a 2011 fue nombrado Director General de Obras y
Conservación de la Universidad Nacional Autónoma de México.
Civil
39
Prolongación del eje vial 5 Poniente
•
A partir de febrero de 2012 es Consultor de Proyectos Especiales
en la empresa Ingeniería de Proyecto y Supervisión, S.A. de C.V.
OBRAS REALIZADAS
Entre las principales obras que ha realizado se encuentran las
siguientes:
•
De 1966 a 1968 tuvo a su cargo la construcción de las Obras
Olímpicas de la Ciudad de México, entre las que destacan:
o Palacio de los Deportes
o Alberca Olímpica y Gimnasio anexo
o Velódromo Olímpico
o Gimnasio de Esgrima
•
En 1974 coordina la descentralización de Ciudad Universitaria, con
la creación de cinco Escuelas de Estudios Profesionales, ubicadas
en el área metropolitana de la Ciudad de México.
•
Restauración del Palacio de Minería de la U.N.A.M.
•
En 1976 construcción de la Sala de Conciertos Nezahualcóyotl, en
C.U.
•
Construcción de 39 puentes vehiculares utilizando elementos
prefabricados y pretensados.
•
Construcción de 112 km de vialidad primaria nueva y 214 km de
calles o vialidad secundaria de la Ciudad de México.
•
Construcción de la prolongación del Anillo Periférico Arco Oriente
y Arco Norte, desde Xochimilco hasta la conexión con la salida a
Querétaro, con una longitud 59 km.
•
Reconstrucción del Auditorio Nacional
Civil
40
Prolongación del eje vial 5 Poniente
•
Reconstrucción del Parque Zoológico de Chapultepec.
•
Construcción del Centro Nacional de las Artes.
•
En 2003 realiza la coordinación y supervisión de la vialidad Av. de
los Poetas.
•
En el año 2004 coordina la construcción de la ampliación del eje
vial 5Poniente.
•
Entre 2008 y 2011 coordinó la construcción de:
§
Conjunto de Postgrado de la Facultad de Economía.
§
Centro de Nanociencias y Nanotecnología en Ensenada, B.C.
§
Coordinación de Innovación y Desarrollo
Universitario de Tecnología, en Monterrey, N.L.
§
Dirección General de Actividades Cinematográficas, CUEC, en
C.U.
§
Museo de las Constituciones en el antiguo templo de S. Pedro
y S. Pablo.
para
el
Polo
RECONOCIMIENTOS
•
Es miembro fundador de la Fundación “Javier Barros Sierra”, A.C.
•
Socio Fundador de la Academia de Música del Palacio de Minería,
A.C.
•
Miembro de la Sociedad de Ex-Alumnos de la Facultad de
Ingeniería, SEFI
•
Miembro vitalicio del Colegio de Ingenieros Civiles de México,
CICM
•
Miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C.
•
Miembro de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Sísmica, A.C.
Civil
41
Prolongación del eje vial 5 Poniente
•
En 2003 participa como miembro del jurado que selecciona el
Proyecto arquitectónico para la Biblioteca de México “José
Vasconcelos”.
•
En este mismo año participa como miembro del jurado que
interviene en una de las etapas del concurso para seleccionar el
Proyecto arquitectónico del Senado de la República.
•
En 2010 se concedió el premio “Obra del Año”, al conjunto de
Postgrado de la Facultad de Economía. Este premio es concedido
por la revista de construcción “Obras”.
•
Está registrado como Director Responsable de Obra DRO-0023, y
Corresponsable en Seguridad Estructural C/SE-0028.
Civil
42
FIGURA 1
PLANTA GENERAL DE LA PROLONGACIÓN DEL EJE 5 PTE.
PASO
DEPRIMIDO
TÚNEL
PUENTE
TERMINA
TÚNEL
FIGURA 3
INICIA L
TÚNEL
CORTE LONGITUDINAL DEL TÚNEL
FIGURA 2
SECCIÓN TRANSVERSAL TÚNEL
BÓVEDA
CUBETA
ZAPATA
MODELO PARA ANÁLISIS DEL TÚNEL
FIGURA 4
PRISMA
2
PRISMA
3
PRISMA
1
Túnel
FIGURA 5
FUERZAS QUE ACTÚAN EN EL MODELO
Qs
0.3 ( H-Pa)
qs
n
v
3
RESISTENCIA
DEL SUELO
2
P3
P2
H
Zd
SL3
SL2
L/3
0
SOPORTE
L/2
q
Pa
P1
Pf
1
o
/
a
Q
0.3 ( H-q)
RESISTENCIA
/ /2) DEL PRISMA
(45°- o
L
= A tan (45°- o
//2)
A
GRÁFICAS PRESIÓN - DESPLAZAMIENTO
FIGURA 6
30
27.5
25
Presión Ton / m2
22.5
20
17.5
I
15
12.5
Cilindro del frente
Respuesta del
revestimiento
Respuesta del suelo
10
7.5
R
5
Intervalo plástico
2.5
0
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
Deformación radial, m
FIGURA 7
ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN
2
PRISMA
CENTRAL
3
4
1
0.035
0.04
FIGURA 8
DIAGRAMAS DE FUERZAS INTERNAS
F. Normal
F. Cortante
M. Flexionante
FIGURA 9
DIAGRAMAS DE FUERZAS INTERNAS
F. Normal
F. Cortante
M. Flexionante
FIGURA 10
0.000
FIGURA 50
MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
MÉTODO DEL ELEMENTO INFINITO
Desplazamientos Verticales
Valor Máximo 0.040m
0.000
20.000
40.000
60.000
80.000
Esfuerzo Cortante Relativo
TGC Geotecnia S.A de C.V.
100.000
FIGURA 11
TRABE DE BORDE
FIGURA 12
EXCAVACIÓN DEL FRENTE
EXCAVACIÓN DE SECCIÓN SUPERIOR
TUNEL PILOTO
PRISMA
DEL FRENTE
TUNEL PILOTO
CONSTRUCCIÓN
DE ZAPATA
FIGURA 13
ENTRADA DEL TÚNEL Y ANCLAS EN TALUDES
FIGURA 14
CONCRETO LANZADO
FIGURA 15
COLADO DE LOSA INFERIOR
FIGURA 16
DEFORMACIONES SUPERFICIALES
H
H
m
Superficie
original
Superficie
plana
Superficie
deformada
Ue
a) Sección transversal
5d
4d
3d
2d
d
HO
0
m
Superficie
deformada
HO
Revestimiento
d
TUNEL
Avance del frente
b) Corte Longitudinal
FIGURA 17
LÍNEAS DE CONVERGENCIA
H
FIGURA 18
PANORÁMICA DEL INTERIOR DEL TÚNEL
FIGURA 19
CORTE LONGITUDINAL DEL PUENTE TARANGO
206.60
27.30
27.30
32.00
32.00
32.00
32.00
24.00
Pend=+4.38%
E-8
E-1
P-7
P.K. 20+903.203
P-2
P-6
P-3
P-4
P.K. 20+696.603
P-5
FIGURA 20
CORTE TRANSVERSAL DEL PUENTE TARANGO
19.06
1.83
7.00
CALZADA
0.50
0.50
2%
7.00
CALZADA
1.83
2%
1.70
EJE LONGITUDINAL
0.30
VAR
0.30
FIGURA 21
CARGA ITM 66.5
Para claros mayores o iguales a 30 m
235 kN (24t)
49 kN (5t)
368 kN (37,5t)
L
5m
W
9m
W = (L - 30) / 60 t/m = (L -30) / 6 kN/m, si 30 m < L < 90 m
W = 1 t/m = 10 kN/m, si L > 90 m
L
4,4m
FIGURA 22
1,2
123 kN
(12.5 t)
123 kN
123 kN
49 kN (5t)
118 kN
(12 t)
118 kN
Para claros menores de 30 m
W=0
7,2m
1,2 1,2
ACCIÓN DE LAS CARGAS PERMANENTES
SOBRE EL PUENTE
Deformaciones
Diagrama de fuerza cortante
Diagrama de momento flexionante
FIGURA 23
ACCIÓN DE LA CARGA MÓVIL SOBRE EL PUENTE
Línea de influencia del momento
flexionante en el tercer tramo
Envolvente de la fuerza cortante
Envolvente del momento flexionante
FIGURA 24
SISTEMA DE CIMBRA DESLIZANTE
FIGURA 25
DETALLE DE LA CIMBRA
FIGURA 26
PLATAFORMA DE MONTAJE DE LA CIMBRA
FIGURA 27
PRIMER TRAMO DEL PUENTE
FIGURA 28
VISTAS DE LA CIMBRA DESLIZANTE
FIGURA 29
VISTA DEL PUENTE EN CONSTRUCCIÓN
FIGURA 30
VISTA DEL PUENTE EN OPERACIÓN
CORTE TRANSVERSAL DE LA VIALIDAD
FIGURA 31
HACIA EJE -80
HACIA EJE -90
EJE -90
60
250
EJE -70
650
300
635
265
300
60
LECHO INFERIOR
DE PRELOSA
LECHO INFERIOR
DE PRELOSA
5=+2%
h
5=+2%
LECHO INFERIOR
DE PRELOSA
TRABE ASHTO
840
5=+2%
FIGURA 32
840
5=+2%
SECCIÓN TRANSVERSAL DE PILAS CON ANCLAJES
FIGURA 33
ACCIONES INTERNAS EN UN MARCO DE VIALIDAD
Diagrama de
fuerza normal
Diagrama de
fuerza cortante
Diagrama de
momento
flexionante
FIGURA 34
MONTAJE DE TRABES Y LOSAS
FIGURA 35
EXCAVACIÓN EN EL INTERIOR DE LA VIALIDAD
FIGURA 36
APLICACIÓN DE CONCRETO EN MUROS
FIGURA 37
VISTA DE LA VIALIDAD TERMINADA
FIGURA 38
LOCALIZACIÓN DE MINAS
FIGURA 39
TRABAJOS DE RELLENO EN MINAS
FIGURA 40
VISTA DE LA VIALIDAD A NIVEL DE LA CALLE
FIGURA 41
VISTA DE LA VIALIDAD TERMINADA