Estudios de campo

Instituto Tecnolgico de Tijuana

Estudios de campo

Carrera:Ingeniera civil

Materia:Puentes

Alumno:Mendoza Camacho Jos Angel

No. Control:10210305

3 de Marzo del 2014

Estudios de campo Contents1. Topogrficos e hidrulicos21.1 Caja fija41.2 Cauce con caja y llanura de inundacin41.3 Cauce indefinido sin caja51.4 estero51.5 ruptura de barra62. Estudios hidrolgicos63. Estudios de transito83.1 Trnsito de paso83.2 Transito regional83.3 Trnsito local84. Obtencin de datos para construccin95. Estudios geotcnicos10

ESTUDIOS DE CAMPOLos estudios preliminares son todos aquellos que sirven para obtener los datos necesarios para la elaboracin de los anteproyectos y proyecto de un puente Los estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra son: Estudios topogrficos e hidrulicos Estudios hidrolgicos Estudios de transito Obtencin de datos para la construccin Estudios geotcnicos1. Topogrficos e hidrulicosSe ha tomado como base estos dos tipos de estudios reunidos ya que guardan una estrecha relacin entre s, por lo que se ha acuado el vocablo topohidraulicos en el medio de las brigadas que cubren estas disciplinas.Los estudios topogrficos son el conjunto de actividades, de campo y gabinete, necesarias para representar grficamente y a una escala convenida, la topografa de un lugar mediante sus proyecciones horizontales (planimetra) y verticales (altimetra), identificando sobre sta, cuando as se requiera, los puntos caractersticos de las obras que existan en el lugar y de las que se proyecten.

En primer lugar, desde el punto de vista topogrfico se debe hacer un croquis de localizacin que cubra una zona amplia donde se ubica el cruce en el que se deben incluir detalles propios del lugar como pueden ser: poblaciones, rancheras, carreteras, arroyos, etc. Debe mostrarse el estado de los accesos, sobre todo si son brechas que solo son transitables en tiempos de secas.

Este croquis se obtiene por observacin directa de la zona recorrindola, se pueden consultar fotografas areas las cuales permiten tener una idea ms clara de la zona en estudio; adems se pueden proporcionar las coordenadas geogrficas aproximadas.Posteriormente se hace un levantamiento topogrfico en el que se incluye una planta general que cubra una amplia extensin con un mnimo de 2 hasta 10 hectreas segn el caso de la zona de cruce; esto es con el propsito de apreciar el alineamiento general del camino en las inmediaciones del puente, as como la configuracin antes y despus del cruce.Deber realizarse el trazo y nivelacin del eje de proyecto cubriendo una extensin mnima de 300 m a cada lado de la corriente; en caso de existir terreno plano fuera de las mrgenes, el levantamiento podr extenderse 100 m ms. En el caso de llanuras de inundacin muy extensas, del orden de kilmetros, el perfil se levantara atendiendo a la primera opcin, pero se deber complementar con los datos del eje del trazo, hasta que pueda definirse el funcionamiento hidrulico de la corriente y las obras auxiliares. En el caso de viaductos, el perfil de construccin se extender hasta una distancia tal que permita al proyectista definir la rasante del puente, pero ser conveniente complementarlo con los datos del eje de trazo. El trabajo deber hacerse levantando todos los quiebres o puntos notables del terreno y no a estaciones cerradas de 20 m, como normalmente se realiza el trazo del proyecto. En este plano se deber indicar los datos de curvas, la longitud de tangentes, el nivel de subrasante, los bancos de nivel, la orientacin del trazo, la ubicacin de los monumentos de concreto, el nivel de aguas extraordinarias (NAME) de diseo, estaciones y cotas del terreno, as como el nivel de aguas mximas ordinarias (NAMO) y el de aguas mnimas (NAMIN), etc. Las escalas vertical y horizontal del dibujo sern diferentes y sus valores sern 1:200 y 1:2000 respectivamente.

Utilizando los datos del trazo y nivelacin del eje de proyectos se deber dibujar un perfil detallado, cubriendo una extensin que abarque por lo menos las dimensiones de la obra u obras que se proyectaran, ya que este plano se utiliza fundamentalmente para elaborar el perfil de suelos de la obra en proyecto.En este plano tambin se indicaran el NAME, NAMO, NAMIN, adems del gasto, velocidad y esviaje de la obra. Se dibujara a escalas iguales que podrn ser 1:100, 1:200 6 1:500, dependiendo de la magnitud de la corriente.

Este levantamiento topogrfico general es de suma importancia, ya que por un lado queda de manifiesto la topografa de los accesos y por el otro nos indica las condiciones generales del cauce. El estudio hidrulico que proporciona al proyectista los datos hidrulicos requeridos para el diseo estructural del puente, es el conjunto de trabajos de campo y gabinete que definen su diseo hidrulico, estableciendo las longitudes mnimas de la estructura y de sus claros, as como el espacio libre vertical mnimo que ha de dejarse entre el nivel de aguas de diseo (NADI) y el lecho inferior de la superestructura. Comprende la recopilacin de informacin fisiogrfica e hidrolgica, el reconocimiento de campo, el levantamiento topogrfico, el procesamiento de la informacin, y los anlisis hidrolgicos e hidrulicos, que permitan precisar las caractersticas del flujo en el cauce, y la determinacin del tipo, nmero, ubicacin y funcionamiento de las obras auxiliares que aseguren el comportamiento satisfactorio del puente.Este levantamiento general del cauce sirve para fijar algunas caractersticas de la subestructura, como es la forma de las pilas, su material de construccin, localizacin de apoyos, etc.Es por esto que al existir caractersticas topogrficas diferentes en la zona de cruce, obliga a clasificar diferentes tipos de cauces.1.1 Caja fijaEste tipo de cauce quiz sea el tipo ms conveniente para el cruce, puesto que no existen incertidumbres de sus lmites topogrficos; aqu es recomendable localizar la estructura de tal manera que no se obstruya de manera notable la caja del rio que si funciona con caractersticas semejantes en todo su ancho, esto quiere decir que reconoce un solo tramo hidrulico, por lo que cualquier obstruccin produce incrementos notables en la velocidad del agua y en los efectos que se deriven.

1.2 Cauce con caja y llanura de inundacin Debido a las caractersticas topogrficas se hace insuficiente la caja del rio para drenar el gasto de la corriente al presentarse las avenidas mximas, sucede entonces que el nivel del agua rebasa el lmite de la caja, inunda uno o los dos mrgenes y se tiene el caso de un rio con caja definida insuficiente e inunda las llanuras adyacentes a ella. Este fenmeno debe tomarse en cuenta en el estudio de la corriente con el propsito de limitar su influencia en el diseo hidrulico del puente. Ocasionalmente la inundacin de las llanuras adyacentes al cruce no representa mayores problemas en el drenaje de este gasto; sin embargo, habr casos en que ser necesario construir alcantarillas o puentes auxiliares en determinados puntos de la carretera con el fin de drenar el agua que derrama el rio hacia las mrgenes.1.3 Cauce indefinido sin cajaExisten ros cuyo cauce puede estar indefinido hasta puede ser divagante por lo que no es posible determinar una caja de la corriente, constituyendo as un gran problema para el estudio hidrulico, en tal caso se debe hacer un cuidadoso trabajo de investigacin tratando de definir las tendencias del cauce as como las caractersticas de la corriente en funcin de las propiedades de los materiales, es posible que exista un gran acarreo durante las avenidas, puede ser que el material que forme la zona del cruce sea poca resistencia a la accin del agua, lo que provocara que la caja de la corriente no conserve una posicin constante pudiendo reconocer dos o ms cauces.

Para la solucin de estos cruces, se requiere un estudio hidrulico exhaustivo para definir la tendencia del flujo, as como las caractersticas de los materiales de la zona; esto es con el fin de tomar precauciones para controlar el rio, es posible que convenga canalizar la corriente aceptando varios cauces de acuerdo a la tendencia del rio, por lo que se requerir de la construccin de varios puentes menores.Las obras de encauzamiento de la corriente pueden consistir en bordos compactados protegidos por zampeado de piedra, losas de concreto, pedraplenes, etc. Estas protecciones es conveniente darlas inclusive a las terraceras de la carretera.1.4 esteroAntes que nada se debe entender por estero una zona de terreno inundada por agua prcticamente estancada, ya que se considera que el escurrimiento fuera de l es difcil; generalmente el nivel del agua no sufre cambios notables y se puede tener idea ms o menos precisa de su mximo nivel y de su velocidad, que generalmente no tendr importancia. En estos casos el problema que se plantea no es del tipo hidrulico. Debido a que en los esteros se encuentra terreno pantanoso el problema a resolver es del tipo mecnica de suelos para elegir y resolver el tipo de cimentacin, as como la eleccin de los materiales a usar en la construccin del puente, ya que las dificultades para localizar obra falsa son muchas.Es conveniente asimismo que los terraplenes de acceso no invadan la zona del estero, con la finalidad de evitar asentamientos continuos que provocaran gastos altos para su conservacin. Ocasionalmente estos terraplenes quedan an sobre una zona altamente compresible, por lo que es recomendable que se construyan con varios meses de anticipacin con el fin de que se puedan corregir si llegaran a tener deformaciones.1.5 ruptura de barraLa barra es un bordo de arena que se forma en la desembocadura de los ros al mar controlando la velocidad de la corriente.Este fenmeno debe considerarse en el estudio hidrulico de la corriente para la construccin de puentes aguas arriba de dichas barras.La posibilidad de que la barra se rompa puede provocar la descarga violenta del agua retenida y por lo tanto se genera un incremento instantneo y muy elevado de la velocidad del agua, esto altera totalmente los resultados del estudio si es que este fenmeno no se ha considerado.Al romperse la barra se presenta un aumento muy grande en la velocidad del agua que se refleja en un fuerte empuje hidrodinmico sobre la subestructura y un aumento grande en el arrastre de material que se traduce en una socavacin, este ltimo puede ser tan grave que puede alcanzar el nivel de desplante de la cimentacin poniendo en peligro la estabilidad del puente.Por todos estos motivos, donde existan barras se debe hacer un estudio especial con el propsito de tratar de definir hasta donde es posible que pueda suceder este fenmeno para as conseguir la seguridad de las estructuras correspondientes.2. Estudios hidrolgicosLos objetivos de estos estudios son establecer las caractersticas hidrolgicas de los regmenes de avenidas mximas y extraordinarias y los factores hidrulicos que conllevan a una real apreciacin del comportamiento hidrulico del ro que permiten definir los requisitos mnimos del puente y su ubicacin optima en funcin de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las caractersticas particulares de la estructura.

M.A.M.E. = Nivel de aguas mximas extraordinarias.N.A.M.= Nivel de aguas mximasN.A.O. = Nivel de aguas ordinariasN.A.m. = Nivel de aguas mnimasLos estudios de hidrologa e hidrulica para el diseo de puentes deben permitir establecer lo siguiente: Ubicacin optima del cruce Caudal mximo de diseo hasta la ubicacin del cruce Comportamiento hidrulico del rio en el tramo que comprende el cruce rea de flujo a ser confinada por el puente Nivel mximo de aguas(NMA) en la ubicacin del puente Nivel mnimo recomendable para el tablero del puente Profundidades de socavacin general, por contraccin y local Profundidad mnima recomendable para la ubicacin de la cimentacin segn su tipo Obras de proteccin necesarias Previsiones para la construccin del puente.El programa de este tipo de estudios debe considerar la recoleccin de informacin, los trabajos de campo y los trabajos de gabinete, cuya cantidad y alcance ser determinado con base a la envergadura del proyecto, en trminos de su longitud y riesgo considerado.Los estudios hidrolgicos e hidrulicos deben comprender lo siguiente: Evaluacin de estudios similares realizados en la zona de ubicacin del puente; en el caso de un reemplazo de un puente colapsado es conveniente utilizar los parmetros de diseo anteriores. Visita de campo; reconocimiento del lugar tanto en la zona de cruce como de la cuenca global. Recoleccin y anlisis de informacin hidromtrica y meteorolgica existente Caracterizacin hidrolgica de la cuenca, considerada hasta el cruce del curso del agua con base a la determinacin de las caractersticas de las respuestas de lluvia-escorrenta, y considerando aportes adicionales en la cuenca. Seleccin de los mtodos de estimacin del caudal mximo de diseo. Estimacin de los caudales mximos para diferentes periodos de retorno y segn distintos mtodos; en todos los casos se recomienda llevar a cabo una prueba de ajuste de los distintos mtodos de anlisis para la seleccin del mejor. Seleccin de secciones transversales representativas del cauce y la obtencin del perfil longitudinal. Determinacin de las caractersticas hidrulicas del flujo Determinacin de las profundidades de socavacin general por contraccin total y local Recomendaciones de proteccin y/o consideraciones de diseo adicionalesLos puentes ubicados en el cruce con un curso de agua deben ser diseados de modo que las alteraciones y obstculos que estos representen ante este curso de agua sean previstos y puedan ser admitidos en el desempeo de la estructura a lo largo de su vida til o se tomen medidas preventivas. Para esto deben establecerse las caractersticas hidrogeodinmicas del sistema fluvial con el objeto de determinar la estabilidad de la obra respecto al comportamiento del cauce.

Es de hacer notar que los puentes no se proyectan para la avenida mxima que se pueda presentar, pues esto resultara una estructura muy cara y posiblemente en el curso de su vida til nunca trabajara a toda su capacidad, es por esto que se proyectan para una avenida menor, por lo que se acepta el riesgo de que el puente resulte insuficiente alguna vez durante su vida til.Por eso las fallas que se presentan en ocasiones en los puentes, no deben considerarse fracasos en sus proyectos de estudios, son casos previstos que se toma la decisin en la cual la posibilidad de falla es un riesgo aceptado de antemano.3. Estudios de transitoSe deben tomar en el terreno todos los datos que se relacionen y que puedan dar la idea para su correcto funcionamiento, como son: el ancho de calzada del puente, su capacidad de carga, el tipo de puente que se adopte, las vas de comunicacin de la cual forma el puente, etc., por lo cual, es necesario saber entre otras cosas: ancho de calzada, banquetas, guarniciones, nmero de carriles de circulacin, parapetos, tipos de vehculos que transitaran, velocidad de operacin, etc.Debe quedar como principio bsico que la localizacin de un puente debe ser tal que preste el mejor o mayor servicio al trnsito a un costo mnimo.Para lograr lo anterior el puente debe estar localizado en el punto ms apropiado, por lo que es conveniente estudiar por separado los tres principales tipos de transito que ocurren y son: de paso, regional y local.

3.1 Trnsito de pasoEs generalmente de largo itinerario en el que el origen y destino se encuentran distantes y en regiones distintas a donde se ubica la va de comunicacin considerada.El objeto de este tipo de transito es comunicar centros de comercio, lo que se debe de entender como la comunicacin de la produccin con el consumo, tambin para prestar el servicio a lugares de recreo, por lo que la eleccin ser de acuerdo con la ruta ms corta posible.3.2 Transito regionalEste tipo de transito es de suma importancia porque es el medio ms efectivo que une de manera directa los centros de produccin como son: los centros industriales con las fuentes locales de abastecimiento de materias primas, la unin de los centros urbanos son los lugares de placer o recreo, que tambin pueden verse beneficiados por este tipo de trnsito.3.3 Trnsito localSe debe tener un servicio para el trnsito local, as se reducen las congestiones a un mnimo con el menor kilometraje recorrido entre los puntos de origen y destinos locales.Envista de lo anterior, se puede decir que se tienen un mnimo de requisitos de tipo general relativos al trnsito y se considera que pueden ser: capacidad mnima que deben llenar los puentes en el camino con su nmero de lneas de vehculos por calzada, requisito que no es posible dejar de cumplir. Capacidad mnima en cuanto a las cargas que debe soportar, requisito que no es posible dejar de cumplir. Tipo estructural adoptado, que es un requisito de carcter econmico ya que pueden resultar ms baratos los puentes en acero debido a que el material puede ser ms econmico en la zona, as como su transporte y montaje, adems de que se podr utilizar el mismo equipo en la construccin en caso de que sea una serie de puentes. Tipo arquitectnico adoptado, el cual es posible dejar de cumplir ya que es de carcter social y artstico; esto se toma en cuenta ya a que existen poblaciones que tienen un marcado tipo arquitectnico propio de una poca histrica y se trata que armonice en lo posible con la arquitectura del entorno.4. Obtencin de datos para construccinSe debe obtener toda la informacin inherente a la construccin del futuro puente y se pueden mencionar como los ms importantes los siguientes: Ubicacin de bancos de materiales. Materiales disponibles en cantidad, calidad y costo. Costos de transporte. Mano de obra en cantidad, clasificacin y costo. Acceso al lugar de la obra. Posibilidad de contar con servicios como agua, energa elctrica, gasolina, habitacin, talleres de reparacin, equipo disponible, etc.

5. Estudios geotcnicosPara llevar a cabo estos estudios se debern tomar muestras representativas de los diferentes materiales encontrados para hacerles pruebas de laboratorio. El fin de estas pruebas es para asegurar la perfecta estabilidad de la estructura, ya que tiene que estar apoyada sobre un estrato que garantice su seguridad.En general, las diferentes pruebas que se hacen en laboratorio, sus resultados y aplicacin sirven para determinar las caractersticas mecnicas de los materiales y son: Pruebas de compactacin Con esta prueba se obtiene su peso volumtrico mximo con el contenido ptimo de agua, lo cual se aplica en la compactacin del terreno natural o de rellenos. Lmites de consistencia en suelos cohesivosCon esta prueba se obtienen varios resultados y se mencionan a continuacin: Limite liquidoCon la aplicacin en la clasificacin de suelos y para tener idea de la resistencia al esfuerzo cortante del suelo. Limite plsticoCon aplicacin en la clasificacin de suelos y de las caractersticas de plasticidad del suelo. ndice de plasticidadCon la aplicacin de la clasificacin de suelos. Lmite de contraccinCon la aplicacin en la clasificacin de suelos, en la evaluacin de posibilidad de saturacin y en la evaluacin de la utilidad del suelo para trabajos de tierra. Prueba de consolidacinCon esta prueba se obtiene el anlisis de asentamientos, lo cual tiene aplicacin para saber cul es la compresin del suelo, las presiones de expansin en el fondo, su expansin, su permeabilidad, su carga de pre consolidacin y su anlisis de asentamientos de suelos y de las estructuras. Prueba directa de esfuerzo cortanteCon esta prueba se obtiene la resistencia al corte del suelo, el Angulo de friccin interna y la cohesin, todo esto tiene aplicacin para saber la resistencia al corte del suelo, la capacidad de carga del suelo, profundidad de desplante de la cimentacin, clculo de presin de tierra y para el anlisis de la estabilidad de taludes en suelos.

Granulometra por anlisis mecnicoCon esta prueba se obtiene la curva granulomtrica del material mayor que la malla #200; esto sirve para aplicaciones en compactacin de suelos, dimetro efectivo del material, evaluacin de filtros, susceptibilidad de heladas en los suelos, clasificacin e identificacin de suelos, permeabilidad, mezclado de suelos para propsitos de obras de tierra, textura del suelo y su coeficiente de uniformidad. Anlisis con hidrmetroCon esta prueba se obtiene el tamao de partculas menores de 0.1 milmetros. Las aplicaciones de esta prueba son idnticas a las del inciso anterior. contenido de agua del sueloCon esta prueba se obtiene el peso del agua entre el peso de los slidos en porciento. Las aplicaciones que tiene son para saber la clasificacin de los suelos, la comparacin de suelos de naturaleza similar, su porosidad, su relacin de vacos, su densidad, la compactacin de suelos y sus relaciones volumtricas y gravimtricas. PermeabilidadCon esta prueba se obtiene su coeficiente de permeabilidad a carga constante o a carga variable, esto con aplicaciones prcticas en la consolidacin del suelo, el flujo del agua, el abatimiento del nivel fretico y el inyectado del terreno. PorosidadCon esta prueba se obtiene el volumen de vacos entre volumen total de la muestra, esto con aplicaciones de clculos relacionados con las propiedades fsicas, la evaluacin de la densificacin de la arena, su permeabilidad, el clculo de asentamientos, las relaciones volumtricas y gravimtricas. Grado de compactacinTiene como objeto obtener aplicaciones en el control de la compacidad de obras de tierra hechas con suelos cohesivos, del grado de compactacin de rellenos o del estado de compacidad de depsitos naturales de suelos granulares. Este concepto no es aplicable en suelos cohesivos. Peso especfico relativo de los solidosCon esta prueba se obtiene el peso especfico de los slidos y el peso especfico del agua a 4 C; sus aplicaciones son para la obtencin del peso del suelo sumergido, la compactacin de suelos, clculos de peso volumtrico, anlisis con hidrmetro y la relacin volumtrica y gravimtrica. Prueba de compresin triaxialCon esta prueba se obtiene el ngulo de falla, el ngulo de friccin interna, la cohesin y la resistencia al corte. Todo lo anterior tiene aplicacin en la capacidad de carga de suelos cohesivos, profundidad de desplante de cimentaciones, anlisis de estabilidad de taludes, clculo de presin de tierra sobre elementos de soporte, resistencia al corte y su mdulo de elasticidad.

Prueba de compresin simpleCon esta prueba se obtiene el ngulo de falla, la resistencia a la compresin simple, el ngulo de friccin interna y la cohesin. Lo anterior tiene aplicaciones en la obtencin de la resistencia a la compresin simple del suelo, la resistencia al corte no confinada, la capacidad de carga en suelos cohesivos, profundidad de desplante de cimentaciones, anlisis de estabilidad de taludes, clculo de presin de tierra sobre elementos de soporte, su resistencia al corte y su mdulo de elasticidad. Peso volumtricoCon esta prueba se obtiene el peso por unidad de volumen del suelo, lo que tiene aplicaciones en saber la capacidad de carga del suelo, la clasificacin de suelos a partir de su peso volumtrico, la compacidad de los depsitos de suelos, las presiones de tierra laterales sobre muros y tablaestacas, anlisis de asentamientos, anlisis de la estabilidad de masas de tierra y taludes.

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