PUENTE YARABAMBA

Para el diseño de puentes no solo se estudia la estructura, sino todo el contexto como la hidrología, los caudales, es decir el máximo caudal probable y esto se determina de los datos de los últimos años. Otro aspecto a estudiar para el desarrollo de un puente son los aspectos geotécnicos, en este puente tenemos los estribos, de los cuales un lado es de mayor altura que el otro, esto está calculado para un fenómeno conocido como la socavación, esto se da cuando viene un caudal muy grande y erosiona la parte inferior del estribo. Como en el caso de Moquegua, que fallo un puente Cotora, posiblemente no contaba con la profundidad adecuada. Otro aspecto importante a tomar en cuenta es el agua subterránea, a simple vista no se observa un fuente u ojo del que emane agua, tan solo se aprecia el agua superficial del rio, sin embargo en este lugar ahí agua subterránea, para comprobar esto se debe hacer una prospección, que consiste en hacer una calicata, para determinar que hay debajo del suelo, pero no es necesario hacer eso, si nos fijamos en un detalle como la presencia de freatofitas. Las freatofitas son plantas que solamente crecen donde hay agua subterránea, en este caso es la paja de cortadera, planta de hojas largas. Adicionalmente nos percatamos de existencia de un pasto hirsuto, de textura dura que nos indica de igual manera la presencia de agua subterránea.

Conociendo y determinando la presencia de agua subterránea podemos continuar realizando otros estudios, por ejemplo si se desea hacer un terreno de cultivos y se necesita una dotación de 3l/s, o quizá un centro habitacional, “El sol de Yarabamba”. En esta urbanización al no recibir agua por parte de los agricultores de la zona y estar informados de la presencia de agua subterránea, es que adquieren el agua que necesitan del subsuelo.

Enfocándonos en los estribos y el empuje de suelos, para el diseño de muros de contención, en este caso el estribo del puente, la condición de las fuerzas actuantes para la determinación del refuerzo, en este caso el concreto, hay q tener en cuenta el empuje pasivo y el empuje activo, y por el lado de las cargas de la estructura propiamente dicha las cargas móviles y el pavimento. Actualmente el diseño de muros de contención se realiza en una condición estática, debido a que la condición dinámica todavía no está muy desarrollada, ya que es difícil aplicarlo a estas estructuras, entonces tenemos que la mayoría de las cargas son por acción gravitacional.

Si la fuerza actuante activa es a 10, la fuerza pasiva es de 1 o 2, si observamos el estribo toda la parte que se puede observar desde el nivel del suelo hacia arriba, en esta zona actúa la carga activa, y la zona pasiva está por debajo del suelo que actúa en contra de esta. En condiciones de diseño de puentes no se considera el empuje pasivo, ya que esta zona es de un suelo móvil, ya que cuando viene el cauce es erosionado, de tal forma que en la parte del estribo ya no existiría la carga pasiva. Entonces el estribo está soportando una carga de una profundidad adicional a la profundidad de erosión, los investigadores rusos han llegado a la conclusión de que esta profundidad de erosión, es aproximadamente 2 veces la altura del nivel pelo de agua máxima. Además se le debe adicionar una profundidad de estabilidad, a modo de tablestaca. Para este caso será aproximadamente unos 12m de profundidad, de ser a si la vida útil de esta estructura está garantizado.

Si tuviésemos que elegir la ubicación del puente no sería el adecuada, cuando se diseña la vía no se puede decidir donde se coloca el puente debido a que el trazo nos obliga y nos da una posición determinada para la constitución del mismo. Y para eso hay que tener en cuenta cual es la parte más crítica. Un criterio de ubicación del puente se trata de buscar la longitud más corta. En este caso se tiene la formación de un recodo, esto no es tan favorable pero tomando las medidas preventivas es que podemos tranquilamente garantizar su durabilidad. En esta parte se colocó un empedrado por previsión. Al lado del estribo tenemos un muro de piedra ciclópea, ya que el rio ha erosionado. Por un efecto de turbulencia y remolinos es que se genera la erosión aguas abajo, notamos que en la parte inferior del acuse tenemos un muro de reposición a la erosión.

Unos metros más adelante desde la parte superior del puente podemos apreciar un amplio terreno con la presencia de pasto hirsuto, típico de las zonas con agua subterránea (en la parte del muro de sillar), el pasto al pie del talud aprécianos un pasto duro con hojas en forma de tubos. Nunca ha sido estos terrenos propicios para la agricultura, ya que cuando hay agua subterránea las plantas no crecen, por eso esta zona siempre permaneció como pastizales.

PRESA DE UZUÑA

En este tipo de obras, es prudente tener demasiado cuidado debido a que suele ser muy peligroso. En la parte media de la presa realizamos las apreciaciones de la presa. Lo primero que se considera para la construcción de una presa es su finalidad, como finas agrícolas, energéticos, recreativos, previsión de problemas aguas abajo, entre otras. Considerando estos aspectos la presa de San José de Uzuña, tiene la función agrícola, y posiblemente fines mineros.

Los materiales para la construcción de presas son diversos, en la parte teoría se realizaron a base a una presa de tierra de sección homogénea, sabiendo que es difícil controlar y conseguir el material arcilloso, en sustitución a algunos materiales finos, se ven complementados por materiales granulares, y en ese caso se tiene un presa de sección zoneada, como es el caso de esta presa, y en la parte del núcleo se tiene un material impermeable o cohesivo de arcilla, que cuenta con una impermeabilización adicional de geomembrana aguas arriba, y únicamente ahí ya que agua abajo no es necesario. Sobre la geomembrana se le coloca un material de suelos y gravas, posteriormente se le colocó un material enrocado, que es apreciable a nuestra vista. Cada franja de colocación de material generea una zona y en conjunto forman la presa zoneada.

Si esta presa fuese de material homogéneo, tendríamos la posibilidad de comentar acerca de los graficos de líneas y redes de flujo, en esta caso no son aplicables ya que tienen una capa impermeable directamente en contacto con el agua represada, ya que el enrocado y ellas gravas permiten el paso del agua demasiado rápido, generando el contacto directo del agua con la geomembrana. En este caso no resulta lógico hablar de líneas de flujo. Debemos de considerar adicionalmente el nivel de infiltración, un nivel de acumulación de material de transporte del agua, el volumen muerto, sedimentación. El volumen se da por la mutiplicacion de l arrastre anual por el numero de años de vida útil de la represa y se deja una altura libre para qu en esos años el materia

sedimentado no influya en la cantidad de agua libre que debemos tener para uso. Considerando ese nivel de volumen muerto, viene el volumen real de uso, el que realmente se necesita.

Con esta altura H hacemos un retroceso aguas arriba de la presa y nos damos cuenta de que el agua se encuentra en contacto con el suelo y que el flujo por infiltración en este suelo se da hacia aguas abajo. Debajo del material impermeable que se colocó siempre encontraremos suelo, ya sea material fino calificado como impermeable o en muchos casos roca. A pesar de eso la salida de agua se produce, y esto es conocido como caudal de salida o de infiltración, el cual se encuentra aguas abajo y sale por debajo del material de la presa, a este suelo si se le puede aplicar la teoría de las redes de flujo, y calcular así con la permeabilidad, el caudal de salida. Lógicamente esta cantidad de agua está prevista para seguir cumpliendo con la función de irrigación del rio.

Adicionalmente de la construcción de la presa, tiene en cuenta algunos accesorios importantes, como son las estructuras de rebosamiento. Estas se instalan para definir el nivel de máxima acumulación o máximo embalse, si el agua se llena hasta la cresta de la presa, podría producirse la erosión y a consecuencia de esto desestabilizar la presa provocando el colapso de la estructura, posiblemente por volcamiento. Para evitar esto construye un canal de demasía, es fondo de ese canal es el permitido para que se produzca el desfogue del agua, ese nivel garantiza que se requiera para el ciclo hidrológico de un año. Otro instrumento es la chimenea de desfogue, que tiene un sistema de control de salida de agua, por ahí se controla la salida del agua para dejarla salir al caudal del rio, en esta zona se realiza la ponderación del agua que se ha de requerir aguas abajo. Esta canal de demasía, a la actualidad no ha sido usada, de repente por errores en el estudio hidrológico, inclusive esta presa tiene un túnel de trasvase de aguas, aun así no se llega a completar el altura de agua de diseño.

Es necesario realizar un estudio hidrológico, previo al desarrollo del diseño de la presa, identificando primero la cuenca hidrológica, definir el lugar de colocación de la presa que debe ser el de menor construcción o longitud; para la cuenca de esta presa se cumple con estas condiciones.

En presas de material homogéneo la extensión de la presa suele ser mucha, pero para el caso de presas zoneadas el volumen que se utiliza para la construcción del cuerpo de la presa es pequeño, debido a que los suelos ya son de mejores condiciones resistentes, como el suelo granular y la roca; generando así que la pendiente en la presa sea menor y esto implica ahorro en volumen de colocación.

Instrumentación utilizada en presas de tierra: Durante la construcción y después de la construcción es necesario monitorear el comportamiento tanto estructural como hidráulica de la presa que se ha diseñado, por lo cual se utilizan muchos instrumentos como:

Piezómetros hidráulicos (Piezómetro de Casagrande, piezómetro de cuerda vibrante) Celdas de asentamiento: Las celdas de asentamiento miden el asentamiento de una

determinada zona, básicamente estas son celdas de presión, que están compuestas de 3 partes, que son un reservorio de agua o un pequeño tanque de agua, un tubo o manguera

flexible hasta donde se va a medir el asentamiento, y un celda de presión en el fondo. Su funcionamiento principalmente se da de acuerdo a una presión constante, que cuando el terreno se asienta, aumente la altura de columna de agua generando una mayor presión en la celda y es la celda quien detecta esta variación de presión indicando la presencia de un asentamiento.

Acelerómetro Estaciones hidrológica: para medir precipitaciones de la zona, velocidad de viento y otras. Inclinómetros: miden la inclinación de taludes. Placa de control superficial: Colocar a cierta distancia marcos de concreto, y que tengan un

control topográfico y ver si superficialmente el cuerpo de la presa está teniendo asentamientos verticales y horizontales.

Uno de los problemas mayores es la cuenca, en este caso tenemos que la cuenca se encuentra conformada desde la localidad de Talamolle, y apreciamos que es una cuenca pequeña. Se propuso la idea de proveer de agua de un tributario del rio Tambo, pero lógicamente la gente de ese poblado se opuso, entonces se pensó en la aportación de la cuenca del rio Toroto, que nace al lado del volcán PichuPichu y se pensaba desviar esa cantidad de agua. La presa del Fraile tiene como cuenca el rio Blanco, y este rio es pequeño de manera que nunca se ha llenado la presa de El Fraile, ya que fue diseñada para 200 millones de metro cúbicos; y llega aproximadamente a unos 70 millones, generando una pérdida de eficiencia; algo similar ocurre en la presa de Uzuña en la parte hidrológica. En el aspecto geotécnico no hay problema, la presa no se llena a causa de la falta de caudal por parte de la cuenca.

En el agua de infiltración que sale del suelo de la presa, se encuentra en la parte inferior. El agua subterránea existe de 2 tipos, agua subterránea natural como Yarabamba, y en este caso tenemos un agua subterránea inducida por obra de la ingeniería civil. Anteriormente ya existía un nivel freático que estaba a 5m o 3m del cauce del rio, y ahora con la carga hidráulica que tiene a aumentado el flujo.

La chimenea de control, no contiene agua simplemente cumple la función de bajar los controles y las válvulas y compuertas. Eso va por una tubería de concreto y luego un túnel, el cual es un túnel blindado con concreto de tipo chocke con fibra. Ahí una hipótesis de los historiadores de que esta presa ya fue construida anteriormente, la historia de Chimu, construyeron un canal. Algo similar ocurrió aquí, el canal de aducción del rio Toroto hasta esta zona ya lo habían construido hace muchos años, y posiblemente esta presa ya existía.

Esta zona antes de ser presa era una laguna natural ya que teníamos un cerro y una roca volcánica que bloqueo y las formaciones planas del posterior son restos de aquella época, que fueron erosionados a medida que erosionaba este dique natural. En el fondo de esta presa ya existía aproximadamente 2m de sedimentos; lo cual le genera un punto en contra a esta presa ya que tiene un tiempo de sedimentación muy corto y que la vida de la presa será pequeña. En el caso de la presa de Aguada Blanca dice tener 40 millones de metros cúbicos, pero eso era en un inicio cuando la presa estaba limpia de sedimentos, actualmente 50% de ese volumen es volumen

muerto. Y esto sucedió debido a que de acuerdo a diseño de debía abrir las compuerta cada temporada, al no cumplir con esto, el sedimento se fue acumulando. Si se abren oportunamente los ductos de fondo de la presa, no se acumula gran cantidad de los sedimentos.

La construcción de una presa de tierra significa un ahorro de dinero comparado con una presa de concreto, y ese es el principal motivo que impulso a que esta presa tenga la constitución de su cuerpo de tierra.

Una presa debe de cumplir dos funciones principales, la estabilidad y la impermeabilidad. En esta caso se cuenta con taludes artificiales aguas arriba y aguas abajo. Es muy importante el aspecto de la estabilidad de los taludes, además de que gran parte del costo de la obra depende de los antes mencionado taludes. Cuando el talud es muy inclinado tendremos una presa muy costosa y si es poco inclinado va a ser una presa económica, pero probablemente inestable.

Canal aguas abajo

Por la ley de la conservación de la masa, en la presa Chalhuanca les dijeron que estaba mal el diseño que se había establecido, en respuesta a esto se trajo a un ingeniero de California, el cual dijo que no saldría agua de la presa, pero se había estipulado que si saldría agua; finalmente el agua salió a grandes cantidades aproximadamente a 100l/s, concluyéndose que si una roca esta fracturada o un suelo no es apto, no se puede realizar la obra.

El túnel es el lugar del cual fluye el agua, la que va a irrigar en la parte de abajo, lo cual según la medición hecha en campo se midió una dotación de 880 l/s, lo cual es una buena cantidad de agua, ya que anteriormente esta presa dotaba de aproximadamente 30 l/s. Por esta zona encontramos una roca conocida como aglomerados volcánicos, y se caracteriza porque es muy parecida a la grava pero tiene una porosidad muy elevada y su permeabilidad esta entre 10^-4 y 10^-5, que es una permeabilidad intermedia pero no muy adecuada para la presa, esto se resolvió inyectando una pantalla y la construcción de la presa. En esta zona lamentablemente no se hizo eso y la consecuencia es que en lugares donde antes no había agua, ahora tenemos el agua de escape. Y ahora es un nivel freático inducido. Y prácticamente el agua de escape aflora a la misma altura en la que se encuentra el agua de aguas arriba; casi sin pérdida de carga.

Material de la zona

Este material de color amarillento, es conocido como bentonita, es uno de los materiales más especiales que solo se encuentran en zonas volcánicas. Estas son las arcillas más expansivas que existen.

SANTUARIO DE CHAPI

En la sala de exposición o templo de la Virgen, en la parte superior se tendrá una superficie de cobertura metálica, todo esta estructura será monolítica es decir que será baseado de una sola vez. El gobierno regional es enteramente ejecutor.

Esta sala de exposición de 3515m2 en área de construcción, una sala de prensa de un área de 251m2, un encolado en obra al costado dela fachada de 251m2, se trabaja en acero, con una losa armada de acero.

En esta obra tiene 3 proyectos, un primer proyecto, un segundo proyecto en el que intervino el ingeniero Fidel Copa, intervino el ingeniero Blanco Blasco y el ingeniero geotecnista Calixtro Yanqui y el tercer proyecto que es este del que hablaremos, lo diseño el arquitecto Pecharovic y el ingeniero estructuralista Eldrich y el ingeniro geotecnista Calixtro Yanqui.

El estudio del suelo fue realizado desde la parte superior descendiendo 9m aproximadamente, y el material rocoso no permitía hacer exploración del tipo DPL. Pero en la parte superior se encontró una ceniza volcánica con una potencia de 2m, y eso generaba una incertidumbre, tras realizar el estudio, se encontró una capa de arena eólica volcánica, y roca dura. Finalmente se encontró que esa capa ya se había consolidado y que por tanto la capacidad portante de la zona debería de ser de 3 a 4 kg/cm2; en este caso el sistema de cimentación presente consiste en que cada columna presenta una zapata de 3x3m y a continuación una placa con una cimentación corrida, la cual esta reforzada con una viga de cimentación, esta viga de cimentación ata dos columnas, formando así un anillo de reforzamiento. También se sabe que se le ha colocado 80cm de subzapata, las subzapata es un término peruano que en otros lugares se le conoce como tila de cimentación, que consiste para este caso en 80cm de cemento pobre y luego viene la zapata. Las cimentaciones generalmente se construyen para soportar las cargas vivas y cargas muertas, mas no se construyen para sismo. En esta caso las principal carga es vertical, y las cimentaciones están en la tierra y en un evento sísmico la tierra se mueve junto a la cimentación. Siendo ese el caso no sería necesario colocar una platea, en un caso de Moquegua al colocar una platea en suelo arcilloso, y esta se expandió generando esfuerzo innecesarios, ya que la platea no permitía el paso del agua ni la expansión de la arcilla.

Este talud tiene una altura de 20m, es un talud muy grande. De acuerdo a los estudios realizados se encontró que el talud es estable, porque es una zona rocosa la cual presenta un pliegue geológico, e inclusive en la parte inferior el pliegue generó la falla de la roca. En conclusión este talud es estable por deslizamiento y por volteo, salvo para un fenómeno de desprendimiento de bloques, es recomendable que cerca de la base con un ancho de 6m que le sirve de una plataforma de seguridad la cual ante un desprendimiento de bloques genera que pierda gran parte de su energía.

Respecto al aspecto sísmico, esta es una zona telúrica. Esta zona cuenta con una topografía, con una depresión en el medio, que tiene suelo en el medio y se encuentra rodeado de rocas, esta geomorfología se asimila a un plato con gelatina en el medio, que al moverse la parte central se

mueve 2 a 3 veces más. En el terremoto del 1958 dañó completamente la iglesia inferior. Entonces por estas premisas el diseño sísmico de esta proyecto se ha desarrollado con una aceleración de 1.45 es decir aproximadamente casi la mitad de la aceleración de la gravedad, históricamente hubo terremotos en los que la aceleración del terremoto fue mayor a la de la gravedad, y esto se sabe ya que los bloques se desplazaron aproximadamente 50m.

Muros de contención

Este terreno es muy accidentado, por lo cual los diseñadores generaron un salto, y así formar una plataforma con la finalidad de albergar una gran cantidad de personas. Los muros de contención para salvar esa diferencia varían. En esta caso tenemos muros de piedra con mortero y salvar un altura de casi 7m, y también tenemos un muro de gaviones con geosintéticos. Los diseñadores salvan un muro generando un nivel y a partir de allí se construye un segundo muro, esto en ocasiones trabaja y en otras no, esto se debe a que una de las causas del empuje es el peso del suelo y hay otra carga que es el peso en la superficie que pueden ser el tráfico o también la carga generada por un muro, es decir una edificación considera un empuje adicional y en te caso el muro de la parte superior funciona como un muro y genera un empuje en la parte de abajo y es más peligroso, ya que el punto de aplicación de la carga es desde arriba y el punto de aplicación del suelo está más o menos a 1/3 de la base, la regla general es la relación de 1 a 2, es decir si el primer muro es de 10m el segundo o superior es de 5m. En este es un caso positivo.

Los muros de contención tienen que cumplir el hecho de salvar espacios, siendo los andenes las estructuras primigenias y constituyen muros de contención, ideados por nuestros antepasados y de ahí es que nuestras necesidades han hecho que la tecnología para la construcción de muros de contención se desarrolle e implemente con nuevos materiales, dándole mayores efectividades y alcanzando grandes alturas.

Suelo o tierra armada tiene el propósito de proveer de resistencia a la tracción al suelo, y se colocan detrás del muro en forma de fajas, de varillas, de mallas y según la necesidad que se tenga. Pero con el paso del tiempo estos muros han tenido problemas debido a que por ser metálicos y estar en contacto con el suelo pueden tener problemas de oxidación y conducen a reducción del área efectiva y por los años 70 perdieron su fama.

Entonces la preocupación por construir muros de contención altos seguía vigente, y surgen entonces con el petróleo, tiene residuos de los cuales proceden la parafina, polímeros y plásticos, apareciendo aplicaciones en Holanda, Francia, Alemania, Estados Unidos y finalmente Perú.

Los geosintéticos, están relacionados al prefijo geo, tierra y sintéticos a las bases de polímeros, estos geosintéticos son un grupo amplio de materiales que se utilizan en la ingeniería civil con diversas funciones, y la principal función en su aplicación en muros de contención es la de refuerzo. Las otras funciones como impermeabilidad o drenaje, y otras.

La ventaja de la aplicación de geosintéticos es que son materiales que se pueden controlar sus propiedades de acuerdo a resistencia, durabilidad, integración con el suelo circundante. Otra

ventaja de este material es que al ser platico y combinarse con el suelo le va a dar mayor resistencia, muy alta. Estos geosintéticos en resistencia a la tracción puede llegar inclusive a ser 10 veces mayor que la del acero. Entonces aprovechando esas propiedades según la altura con la que se desea hacer el muro de contención, se realiza el pedido del geosintéticos con una determinada resistencia.

Los materiales geosintéticos más usados en los muros de contención son conocidos como las geomallas, otro material usado son los geotextiles que son tejidos o no tejidos, con una textura de alfombra.

Los muros en gaviones, la forma de construcción son tipos de canastas en las que se empiezan a introducir las rocas, y la acomodación corre por parte de los responsables de la construcción y así se van llenando esta tipo de canastas de aproximadamente 1m de altura y se van completando hasta las alturas de diseño. Un aspecto a tener en cuenta en la conformación es la determinación de la roca de uso, posiblemente con un ensayo de compresión y de abrasión, adicionalmente a eso está determinado por el criterio propio del constructor

La aplicación de la malla geotextil se aplica en la parte superior de los muros que se muestran y están de color negro, lo más probable es que el material que contiene esta geotextil es demasiado pequeño para las geomallas de los gaviones, que podrían salirse y por ese motivo se les adiciono las geotextiles. Estas aplicaciones de geosintéticos suelen ser más económicos que la construcción con concreto armado. Y su operación es más sencilla. Todo material expuesto al intemperie tienden a ser más afectados por esta medio y esto no es una excepción en el caso de los geosintéticos, pero hay posibilidades de controlar este efecto negativo, haciendo que estos tengan una protección y resistencia adecuada a los rayos ultravioleta.

Ojo del niño

Observamos una quebrada que ha sido encausada desde la parte posterior y viene a dar al rio, con el propósito de ganar espacio, ya que una de las razones por las cuales uno construye un muro es para ganar espacio, ya que el agua que viene estacionalmente la llevan hacia la derecha.

Observamos la espalda, respaldo, trasdós o paramento y algo extraño de ver es porque se puso el paramento por donde iba a pasar el rio, ya que ahí muestras de que el rio paso, por la erosión. Lo que en verdad sucedió fue que el rio no tenía que pasar por ese lado sino por el otro extremo y se salio, esto debido a una parte inconclusa por la mitad y un mal diseño. Debido a esto es que podemos ver el respaldo de un muro de contención, que en este caso es quebrado, ya que en la parte superior tiene un trasdós inclinado y un paramento vertical. La cimentación de estos muros podemos observar toda su geometría expuesta.

En el ojo del niño propiamente dicho observamos un agujero aguas arriba con una profundidad de unos 15 a 20m. Y en el fondo se encuentra un socavón oscuro y el segundo socavón se desconoce su profundidad.