DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 1. ANTECEDENTES La necesidad de transportarse de un lado a otro cedió como la solución de diseñar un puente peatonal que conecte los OTB GERENIOS Y GERMAN BUCHS. Que tiene de por medio el rio huayculy, en este caso se opta diseño de un puente peatonal de una estructura, este proyecto contempla el diseño estructural de la superestructura, sub estructura y fundaciones. Figura Nᴼ 1.1: Situación Actual del Proyecto 1.1 Ubicación El proyecto está ubicado en el departamento de Cochabamba, provincia Quillacollo, distrito 8, exactamente se encuentra al norte de la avenida blanco Galindo km 12, aproximadamente a 1 km sobre el rio huayculy. Latitud = S17°22'53.81" zona 19 k Longitud = W66°16'03.66" Altitud 2578 m.s.n.m. 1 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA Figura Nᴼ 1.2: ubicación de proyecto Figura Nᴼ 1.3 ubicación satelital google earth 2 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 1.2 Aspectos geofísicos 1.2.1 Altitud Provincia de Quillacollo Se encuentra a una altura de 2500 m.s.n.m, pero la zona específica de proyecto se encuentra a una altura aproximada de 2518 m.s.n.m 1.2.2 Relieve La zona del proyecto presenta una topografía llana como también el rio. 1.2.3 Clima El clima de la zona del proyecto es de tipo valle con una humedad relativa baja y temperatura media. 1.3 Aspectos sociales La zona del proyecto de encuentra organizada en distritos y OTBs. El lugar del proyecto cuenta con servicios básicos de agua potable, luz, alcantarillado, gas domiciliar, teléfono, con servicio de transporte de 2 líneas son Assana y German buchs. Y ambos barrios cuentan con colegios Teófilo Vargas y también instituto genios. Que es importante para las personas que habitan en el lugar. Figura Nᴼ 1.4 auto trasportes que trabajan al lugar 3 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 2. PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA Realizando una entrevista a los vecinos de los OTB GERENIOS Y GERMAN BUCHS se constató que la conexión existente improvisada no es segura para la población, así también los pobladores de ambos barrios arriesgan su vida al cruzar el puente improvisado actualmente, que se encuentra en pésimas condiciones no garantiza la seguridad de los mismos, así mismo se desea brindar con un puente peatonal a ambos barrios puesto que el puente peatonal es muy utilizado por los estudiantes, niños, población en general, además se encuentra un parada de minibuses a una cuadra del puente peatonal. Si bien existe un puente vehicular a 7 cuadras del lugar de proyecto pero este puente no conecta de manera directa a ambos barrios, ya que el tiempo de llegada a sus destinos es muy larga. Figura Nᴼ 2.1: Estado del Puente Improvisado Figura Nᴼ 2.2: puente utilizada por los peatones 4 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA Figura Nᴼ 2.3: parque en la orilla de rio Figura Nᴼ 2.4: colegio Teófilo Vargas Figura Nᴼ 2.5: rutas de autotransporte Assana y German buchs 5 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 2.1 Sin proyecto Los peatones y los vecinos que habitan en el lugar, están expuesto a accidentes debido al mal estado del puente improvisado que se tiene actualmente. Ya que este problema es bastante peligroso es por esta razón se busca opciones para dar solución a esta problema. Dimensiones actuales: longitud =17.5 mts, ancho =1.50 mts, alto = 3.95 mts. Figura Nᴼ 2.6: Puente Sobre Rio Huayculy Actual Figura Nᴼ 2.7: rio huayculy 6 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA Perfil longitudinal de 200 m a 100 metros de aguas arriba a 100 m de aguas abajo para estimar el cauce del rio actual. Figura Nᴼ 2.8: perfil longitudinal del rio huayculy Figura Nᴼ 2.9: perfil transversal de rio huayculy 7 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 2.2 Con proyecto Se plantea como solución el diseño de un puente peatonal de hormigón armado de viga T con una luz de 19.5 metros y 2 m de ancho que permita el tránsito seguro de personas. Figura Nᴼ 2.10: puente con proyecto 2.3 Objetivos 2.3.1 Objetivo general Comunicar en forma más directa los OTBs Gerenios y German buchs de manera que reduzca el tiempo de transportarse creando un medio más rápido y seguro. Mediante un puente peatonal. 8 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 2.3.2. Objetivos específicos Identificar el lugar de emplazamiento del puente peatonal. Realizar los estudios preliminares. Realizar el diseño de elementos que conforman el puente peatonal. Elaborar un presupuesto general de la obra 2.4 Cuadro de actividades plazo costo PROYECTO: DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA ENTIDAD: Universidad Mayor de San Simón Facultad Ciencias y Tecnología ELABORADO POR: Montecinos Villarroel Franklin y Ramírez Carballo David Objetivos específicos Actividades Identificar el lugar de 1. Vista al lugar Emplazamiento del 2. obtener fotografías y videos puente peatonal. 3. recopilación de información de vecinos Tiempo Costo (días) (bs) 5 200 4. obtener las dimisiones Realizar los estudios preliminares. 1.realiar estudio de suelos 2.levantamiento topográfico 3.trabajo de recopilación de 30 4000 información de SENAMI 9 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA Realizar el diseño de elementos 1.predimensionamiento de Que conforman el puente peatonal. elementos estructurales 2.modelacion y Obtención de esfuerzos internos de los 30 450 25 400 elementos estructurales programa sap2000 Elaborar un presupuesto general de Análisis de precios unitarios y la obra. trabajo de gabinete 3. MARCO LÓGICO Objetivos Actividades Metas específicos Indicadores de Resultados verificación Identificar el 1. Vista al lugar del puente 3.recopilacion de información de vecinos Conocer el Lugar, Fotografías, Sitio del aledaños y área de videos, planos emplazamiento Lugar de 2.obtner fotografías y trabajo. emplazamiento videos del perfil de del proyecto peatonal. rio. definido. 4.obtener las dimisiones Realizar los 1.realiar estudio de 1. Ensayo SPT 2 1. Tablas de 1.Estructura estudios suelos puntos 1 en cada ensayos SPT. del suelo preliminares. 2. levantamiento lado de apoyo 2. Curvas de conocido. topográfico con 2. Planos nivel. 2. Planos estación total. topográficos. 3. Monografías. topográficos. 3.trabajo de recopilación de 10 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA información de 3.Determinación 2.Precipitación SENAMI de curvas IDF máxima para 20 años. Realizar el 1.predimensionamiento 1. Definir la Planos Planos a diseño de de elementos geometría y tipo estructurales diseño final. elementos que estructurales de puente conforman el 2.modelacion y adecuada. puente peatonal Obtención de esfuerzos 2. diseño de internos de los elementos elementos estructurales estructurales. programa sap2000 Elaborar un Análisis de precios Presupuesto Cronograma Tiempo de presupuesto unitarios y trabajo de parcial de actividades ejecución y general de la obra gabinete presupuesto total de la obra 4. MARCO CONCEPTUAL El puente peatonal es una estructura que permite el paso de peatones sobre cuerpos de agua, vías de tráfico o valles en las montañas. Creando un transporte seguro de las personas. Todos los estudios realizados en el presente proyecto tendrán una serie de obtención de datos de campo para realizar el respectivo diseño de la estructura. Que se detallara a continuación cada uno de ellos. 11 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 4.1 Topografía del lugar Levantamiento topográfico del área de proyecto se realizara con estación total 5000 m2 Para determinar las cotas de terreno así mismo se obtendrá perfil transversal del rio saber a qué altura se emplazara el puente. Figura Nᴼ 4.1: Estación Total 4.2 Estudio de suelos Ensayo prueba de penetración estándar SPT de suelo hasta una profundidad de 4 metros para conocer perfil estratigráfico del terreno, las propiedades geotécnicas del suelo, las condiciones de agua subterráneo y así poder determinar el esfuerzo admisible del suelo para emplazamiento de fundaciones. Figura Nᴼ 4.2: Extracción de la muestra de suelo 12 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 4.3 Estudio hidrológico El estudio de crecidas de ríos es la base para el dimensionamiento geométrico del puente, previamente la información pluviométrico disponible en la zona como un punto de partida para la determinación de intensidades de lluvia. El presente estudio hidrológico se refiere básicamente a los siguientes resultados Recopilación y procesamiento de la información pluviométrico de la región de estudio. Cálculo de las curvas de intensidad-duración Frecuencia. Estimación de avenidas para diseño hidráulico. 4.4 Estudio hidráulico Con el estudio hidráulico se determinara el tirante máximo de agua del rio. 4.5 Memoria técnica del proyecto Para el diseño de los elementos del Puente peatonal se reunirá los datos necesarios en campo y gabinete, también se presentan las cargas y combinaciones de cargas que se tomara en cuenta para el cálculo estructural de la superestructura infraestructura. En el cálculo que se manejaran valores criterios establecidos por las normas adoptadas. ACI-318-14 requisitos de reglamento para concreto estructural y comentarios (se utilizó para los elementos diseñados con hormigón armado). AASHTO guía de especificaciones para el diseño de puentes peatonales (designación de cargas de diseño) ASCE Mínimum design load for buildings and other structures 4.6 Diseñó de la geometría del Puente El diseño de puentes usualmente comienza con el desarrollo de una serie alternativas considerando parámetros técnicos y económicos. 13 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 4.6.1 Norma AASHTO La filosofía de diseño por factores de carga y resistencia (LRFD) toma en cuenta la variabilidad del comportamiento de los elementos estructurales de forma explícita, el diseño por factores de carga y Resistencia confía en los métodos estadísticos, pero permite obtener resultados de forma fácilmente utilizable por los diseñadores y calculistas. 4.6.2 Selección del tipo de puente La selección del tipo de puente depende de varios factores, en general estos factores están relacionados con la seguridad, economía, y el aspecto constructivo. 4.6.3 Luz del puente La longitud del puente es un aspecto muy importante para la selección del tipo de superestructura de un puente a continuación se muestra tabla de los tipos del puente. Tabla Nᴼ 1 Selección Tipo de Viga Según su Longitud Tipo de puente Material Rango de luces Losa Concreto armado 0-12 Viga T Concreto armado 10-20 Viga cajón Concreto armado 15-35 Viga I Concreto pre esforzado postensado 10-45 Fuente: Norma AASHTO-2010 Tomado en cuenta todos los puntos anteriores mencionados el tipo de puente elegido es “viga T de concreto armado” a continuación presentamos algunos de los motivos por los cuales se eligió este tipo de puente. Buena estética Bajo costo de construcción 14 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA Se requiere menor tiempo de ejecución 4.6.4 Luz de cálculo La luz de cálculo se determinara en función de estudio hidráulico y hidrológico también tomando aspectos importantes como lo topografía Al proponer una luz mayor al ancho efectivo del rio por donde se emplazara el puente sería un gasto mayor El proponer una disminución de la luz disminuiría el flujo de paso del agua además las fundaciones ya no estarían sobre el suelo firme lo que ocasionará socavación del estribo. Tomando en cuenta todos los aspectos se determinó como luz del puente L = 19.5 mts. 4.7 Cargas y combinaciones de cargas En este capítulo se presenta las cargas y combinaciones de cargas que se toma en cuenta para el cálculo estructural de la superestructura e infraestructura. 4.7.1 Denominación de las cargas Cm= carga muerta CV = carga viva EV = empuje horizontal del suelo EV= Empuje vertical del suelo Las cargas muertas es el peso propio de los elementos estructurales que permanecen en el lugar por un tiempo definitivo. Las cargas vivas son cargas en movimiento que no son estáticas y que varían no un tiempo determinado. COMBINACION DE CARGAS 1) Cm + CV 15 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 2) 1.4 Cm 3) 1.2Cm+1.6CV 4.7.2 Empuje del suelo Para el cálculo de acciones del suelo para los estribos y cimentaciones se emplean datos obtenidos del estudio de suelos, y se calcula mediante la expresión. Coeficiente de empuje lateral activo Ka se puede definirse por los métodos coulomb y Rankine. ∗ Pa = fuerza activa del empuje del suelo Ka = coeficiente de la presión activa del suelo coulomb ϒs = peso unitario unitario del suelo detrás de estrivos H = altura de estibo Øf = Angulo de fricción interna del suelo β= pendiente de la cara posterior de estibo β= pendiente de la cara posterior de estibo Ϩ = Angulo de fracción entre la pared de estribo y relleno i = pendiente de suelo de relleno 4.7.3 Cargas peatonales 16 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA La norma AASHTO LRFD [ A3.6.1.6] estipula una carga viva peatonal y/o ciclistas de 4.1 x10-3 Mpa. 4.8 Diseño de la estructura 4.8.1 Diseño de la súper estructura (viga T) Geometría de la viga T (ACI 6.3.2.2) bw ≥ 25 cm fc = 210 kg/cm2 h ≤ 3.5 bw Fy = 5000 kg/cm2 hf = ≥ bw/2 b ≤ 4*bw 4.8.2 Determinación de carga ultima U1 =1.4Cm U2 = Cm + Cv U3 = 1.2Cm + 1.6Cv 4.8.3 Análisis estructural -Diagrama de momentos -Diagrama de cortantes 17 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 4.8.4 Determinación de acero que corresponderá al alma y a las alas 4.8.5 Verificación de momento nominal máximo resistente y momento ultimo ǾMn ≥ Mu si cumple el diseño está correcto Mu = análisis estructural 4 .9 Diseño de la sub estructura (estribó en voladizo) Para diseño del estribó se optó un estribó con voladizo de concreto armado debido a que cumple con las condiciones de altura y es adecuada en la presencia de terreno de baja capacidad portante. Figura Nᴼ 4.3: dimensiones mínimas de estribo en voladizo 18 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 4 .9.1 verificación por volteo ∑Mo = suma de los momentos que tienden a volcar ∑MR = suma de los momentos que evitan el vuelco 4 .9.2 verificación por deslizamiento ∑Fr = suma de fuerzas resistentes ∑Fd = suma de fuerzas impulsoras horizontales 5. SOLUCIÓN Figura Nᴼ 5. Solución del problema 19 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 6. CRONOGRAMA No Actividad Días Fecha de inicio Fecha de termino 1 identificación del lugar 5 1 de abril 2019 5 abril de 2019 2 Recopilación de información 5 8 de abril 2019 12 de abril 2019 3 Levantamiento topográfico 6 15 de abril 2019 20 de abril 2019 4 Estudio de suelos 15 22 de abril 2019 8 de mayo 2019 5 Información de senami 5 9 de mayo 2019 14 de mayo 2019 6 Pre dimensionamiento de 10 15 de mayo 2019 25 de mayo 2019 30 27 de mayo 2019 22 de junio 2019 elementos electorales 7 Diseño de los diferentes elementos estructurales 8 Plano estructurales final 20 24 de mayo 2019 16 de julio 2019 9 Elaboración de precios 20 17 de julio 2019 8 de agosto 2019 5 9 de agosto 2019 14 de agosto 2019 10 15 de agosto 2019 26 de agosto 2019 unitarios 10 Elaboración de presupuesto total 11 Cronograma de actividades de actividades 131 días 20 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 7. PRESUPUESTO Visita al lugar de proyecto 2 PRECIO UNITARIO (Bs) 100 Levantamiento topográfico 1 500 500 500 Estudio de suelo ensayo de penetración estándar (SPT) Recopilación de información de senami Diseño de infraestructura y superestructura Elaboración de presupuesto y especificaciones técnicas de la obra 2 2000 2000 4000 1 100 100 100 1 100 100 1000 1 600 600 600 DESCRIPCION CANTIDAD COSTO PARCIAL ( Bs) 100 COSTO TOTAL (Bs) 200 6400 bs 8. BIBLIOGRAFÍA Normas AASHTO LRFD Bridge Desing Specifications 2004 SI “Especificaciones para diseño de puentes” ACI 318-08 “Reglamentación para diseño en concreto armado” Autores Monterola Javier, PUENTES. Apuntes para su Diseño, Cálculo y Construcción (2006 BRAJA M. DAS (1999), “Principio de Ingeniería de Cimentaciones” Arturo Rodríguez Serquen (2012) puentes con AASHTO-LRFD 2010”, Perú Páginas web https://civilgeeks.com/2014/06/25/libro-de-diseño-de-puentes-aashto/ https://es.scribd.com/doc/59255751/diseno-de-puente-peatonal 21 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA http://www.laccei.org/LACCEI2016-SanJose/StudentPapers/SP012.pdf Programas utilizados EXCEL V. 2010 SAP 2000 GOOGLE EARTH SKETCHUP CANTASIA STUDIO 22 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 23 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 7 Cronograma 24 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 25 DISEÑO DE PUENTE PEATONAL SOBRE EL RIO HUAYCULY ENTRE LOS OTBs GERENIOS Y GERMAN BUCHS EN EL MUNICIPIO DE QUILLACOLLO DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA 26