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El puente Salinas, ubicado en la provincia de Bagua, es una vía en ejecución que servirá para comunicar a los
pueblos de esta parte del país. Para su realización se hicieron una serie de estudios previos que aseguraran su
resistencia, así como un arco de concreto ejecutado a través de un particular sistema de encofrado.
EI proyecto, a cargo de Consorcio Amazonas, se
encuentra ubicado sobre el río Marañón, en el
distrito de Aramango, provincia de Bagua,
departamento de Amazonas. Cabe indicar que en
un inicio la obra estuvo a cargo de otro consorcio,
cuyo contrato fue resuelto, lográndose un avance
del 23.05% del proyecto.
El estudio definitivo de ingeniería contempla la
construcción del puente y sus accesos, teniendo en
cuenta las particularidades que revisaremos a
continuación.
Su construcción consiste en un arco de concreto
Características
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armado de tablero intermedio, cuya luz libre entre
arranques es de 85 m, con una longitud total del
tablero entre ejes de apoyo de 93.60 m. El arco es de
sección rectangular de 1.20 m de ancho y peralte
variable desde 2 m en el arranque a 1.25 m en la
clave, con chaflanes en sus vértices de 0.15 m
(catetos), tanto exterior como interior en la zona
hueca. La directriz de su eje es del tipo parabólico de
segundo grado, la sección es maciza en la zona de
arranques y hueca a partir del pórtico que se apoya
sobre él con nervios en la zona de encuentro con las
péndolas. El espesor de la sección hueca es de 0.25
m y es constante en toda su longitud.
El tablero del puente se encuentra dividido en tres
partes:
· Tramos exteriores de 17.10 m de longitud cada
uno, de concreto armado de 0.30 m de espesor,
que se encuentra apoyado en estribos y pórticos
intermedios.
· Tramo central de 59.40 m de longitud de
concreto armado, cuyo espesor es de 0.30 m,
apoyado sobre vigas metálicas transversales,
suspendidas del arco a través de péndolas.
Las vigas transversales son metálicas de sección
cajón de 0.40 m de ancho y peralte variable desde
0.64 m en sus extremos hasta 0.74 m en el centro de
ellas. Los arriostres superiores también son de
sección cajón metálico, los cuales han sido
dimensionados por los parámetros de esbeltez
mínima requerida de elementos secundarios a
compresión.
Las péndolas están constituidas por barras roscadas
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pretensadas de acero del tipo Threadbar de 36 mm
de diámetro, las mismas que estarán sujetas al arco
y a las vigas transversales a través de dispositivos de
anclaje.
La sobrecarga de diseño utilizada para el puente es
la denominada HL-93, señalada en el Manual de
Diseño de Puentes del Ministerio de Transportes y
Comunicaciones (MTC), la cual permite el tránsito
de vehículos cuya carga máxima es de 48 Tn, tal
como lo permite el Reglamento Nacional de
Vehículos MTC-2003.
Los elementos que conforman la subestructura del
puente son de concreto armado, tanto de los
arranques del arco como los pórticos y estribos de
los tramos extremos. Asimismo, se han considerado
losas de aproximación en cada extremo, que estarán
apoyadas sobre el terreno. Los aparatos de apoyo
de la superestructura del puente serán del tipo
elastomérico.
La superficie de rodadura del puente estará
constituida por carpeta asfáltica en frío de e=2.50
cm de espesor, la misma que será colocada en las
losas de aproximación como en el tablero del
puente.
Respecto a los accesos, se puede señalar lo
siguiente:
· Acceso derecho, que comprende dos tramos: el
de aguas arriba del eje proyectado del puente,
cuya longitud es de 25.80 m, y el de aguas abajo,
de 24.40 m. La superficie de rodadura será del
tipo tratamiento superficial bicapa (T5B).
· Acceso izquierdo, cuya longitud es de 126.56 m.
La plataforma será conformada en relleno con
material de préstamo y la superficie de
rodadura será del tipo tratamiento superficial
bicapa (T5B).
Luego del cierre de la construcción del Puente
Salinas y accesos, presentado por la supervisión de
obra, éste solicitó se reformule el expediente
técnico, por lo que recomendó que se replante en
campo la topografía y los estudios básicos de suelos
para determinar la profundidad de cimentación y
tipo.
De los metrajes finales proporcionados, y de
Saldo de obra
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acuerdo a la información recopilada en campo, se
elaboró el expediente técnico denominado "Saldo
de obra - construcción Puente Salinas y accesos", el
cual se detalla a continuación.
Son los que corresponden al expediente técnico
original, con la adecuación de la cimentación de las
condiciones mormológicas evidenciadas a nivel del
sustrato de fundación.
Estudios de ingeniería.
• Hidrología e hidráulica. Este estudio se centra en
la determinación de la descarga máxima para
periodos de retorno de diseño, a partir de las
variables clave de tipo hidrometeorológico de la
cuenca del río Marañón, en función de las cuales se
determina que las precipitaciones pluviométricas
son comunes durante todos los meses del año. Cabe
señalar que éstas tienden a intensificarse durante
los meses de enero a marzo, correspondiendo los
indicadores más bajos a los meses de julio y agosto.
En términos generales se ha determinado que la
creciente del Marañón se inicia en octubre y dura
hasta abril.
El estudio se soporta en la regionalización de los
registros de las estaciones de Santa María de Nieva,
Bagua Chica y Chiriaco. Las precipitaciones
analizadas corresponden a máximos de 24 horas.
Para obtener indicadores relativos a precipitaciones
de corta duración se procedió en forma analítica e
indirecta, a partir de los registros de precipitaciones
máximas mensuales de 24 horas regionalizadas.
Como conclusión, el presente estudio permitió
determinar los parámetros de la cuenca intermedia
del río Marañón en términos de un área de
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influencia de 55,082 km2 y una longitud del cauce
principal de 614 km. En base a estos parámetros y al
análisis de la serie histórica regionalizada de las
informaciones pluviométricos, se determinó que la
precipitación máxima en 24 horas fue de 124.30 mm
en el año 2004 considerando un registro de 32 años.
Igualmente, del análisis de las series históricas de las
descargas registradas en la estación de Amojao se
concluye que la máxima en un periodo de 20 años,
fue registrada en marzo de 1977 y correspondió a
7,750 m3 por segundo, mientras que el caudal de
diseño recomendado es de 12,653 m3 por segundo.
Este fue otro estudio que se
desarrolló con el propósito de investigar las
característ icas geológico estructurales y
geotécnicas del subsuelo a nivel de la fundación de
• Geología y Geotecnia.
la estructura, cuyos cimientos comprenden estribos
y macizos de anclaje en cada uno de sus extremos,
así como también para evidenciar aspectos que
conlleven algún tipo de riesgo o eventuales
problemas geotécnicos para la construcción del
puente.
Se proyectó fundar el Puente Salinas sobre un sector
semi-encañonado del río Marañón, donde se
observa un cauce estrecho, profundo y confinado
por el sustrato rocoso, el cual constituye el
elemento de soporte de la estructura, en la medida
que ésta se cimente directamente sobre roca.
El contexto geológico regional evidencia una
litología predominantemente sedimentaria,
sobreyaciendo a un basamento metamórfico
antiguo. Las facies sedimentarias expuestas
sugieren la historia geológica de la región en
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términos de una cuenca marina oscilante y muy
dinámica desde el Mesozoico, la cual define su
tendencia al solevamiento sostenido desde finales
del Cretácico, evidenciándolo a través de un
complejo proceso diastrófico que dio lugar a la
Cordillera de los Andes durante los últimos 70
millones de años.
La estratigrafía a nivel de la fundación del puente
consiste en una secuencia de roca sedimentaria del
tipo arenisca con un bajo a moderado grado de
litificación, en la que se intercalan horizontes de
areniscas microconglomeráticas, grawacas, arcosas
y areniscas arcillosas relativamente friables, con
rasgos de estratificación laminar y cruzada. Los
estratos por debajo del nivel de fundación se
encuentran afectados por un sistema de fallas de
rumbo de comportamiento sinextral; sin embargo,
no se encontró evidencia de actividad neotectónica
por lo que se prevé condiciones de estabilidad
estructural durante la vida de servicio del puente.
Del mismo modo, se estudió el nivel de riesgo de
potenciales impactos negativos asociados a
fenómenos de geodinámica externa, concluyén-
dose que éstos son de proporción limitada y
fáci lmente controlables mediante obras
preventivas, por lo que no conllevan riesgos de
mayor significancia para el proyecto. Con respecto a
la geodinámica interna, se determinaron los
parámetros sísmicos de diseño en función a los
requerimientos de norma del Manual de Diseño de
Puentes del MTC.
La investigación geotécnica fue desarrollada
concordantemente con las especificaciones ASTHO
LRFD y se apoyó en los indicadores cualitativos RMR
y RQD, así como en ensayos de geomecánica
practicados en el correspondiente laboratorio,
definiéndose cotas de cimentación, capacidades de
carga admisibles y asentamientos elásticos
potenciales para tensiones límite, tanto para la
fundación de los estribos como de los macizos de
anclaje de cada una de las márgenes. Adicional-
mente se efectuó un análisis cinemático del talud
rocoso para efectos de determinar las condiciones
de estabilidad durante el proceso de excavación,
necesario para la fundación de los cimientos de la
estructura, determinándose los taludes de corte
más apropiados para cada uno de los apoyos.
En la medida que a nivel de la fundación se observó
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evidencia pretérita de actividad hidroterrmal que
dio lugar a una serie de vetillas para las que se
presume una asociación genética con minerales
sulfurados nocivos para el concreto e incluso para
las armaduras de acero se investigó mediante
análisis químicos cuantitativos el grado de
agresividad del sustrato. Sin embargo, los
resultados reportados arrojaron contenidos no
agresivos a pesar de lo cual, basados en las
observaciones macroscópicas, se recomendó
emplear cemento tipo II para la construcción de la
subestructura.
En agosto del 2008 se inició la construcción del
puente según los lineamientos establecidos por el
correspondiente expediente técnico, obra que fue
paralizada de facto a inicios del 2009, quedando
inconclusas las excavaciones requeridas para fundar
la subbestructura del puente.
Durante el proceso de eliminación parcial del
material de cobertura fue posible observar
parcialmente la morfología del sustrato de
fundación, lo cual ha hecho posible también
introducir ajustes de adecuación del diseño de los
cimientos ya que se comprobó que el contratista
había efectuado en ambos apoyos y particular-
mente en el del lado derecho, una sobreexcavación
inecesaria y sobre todo indeseada por razones
técnicas. Por consiguiente el nuevo expediente
técnico elaborado para ejecutar el saldo de obra
contempla esta necesidad de adecuar los cimientos
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a las nuevas condiciones morfológicas evidenciadas
a nivel del sustrato de fundación. Concordante-
mente con lo expuesto, se efectuó la evaluación
geológica-geotécnica de la fundación de la
subestructura del puente, bajo las condiciones
imperantes en julio del 2009. Para este propósito se
contó con información adicional de dos sondajes
prospectivos, uno de naturaleza geofísica y otro
consistente en una perforación rotativa diamantina,
con recuperación de muestra.
El sondaje prospectivo geofísico consistió en definir
gráficos de domócronas a partir de las propiedades
de refracción sísmica inherentes a la litología
subyacente, medidas a través de un tendido de
líneas sísmicas que totalizó 174 m. En base a dichos
gráficos se estimó la profundidad del contacto
suelo-roca, con un rango de aproximación de 1 m.
El sondaje de perforación se efectuó mediante un
taladro de 16.10 m a la altura del apoyo del lado
izquierdo, recuperándose una columna de muestra
que fue selectivamente enviada al laboratorio de
mecánica de rocas a efectos de investigar sus
propiedades físicas, entre ellas su resistencia a la
rotura según cargas triaxiales.
Los diversos procesos de evaluación, muestreo y
ensayos, efectuados hasta la fecha, han documen-
tado de manera solvente las propiedades físico-
mecánicas de los diversos horizontes litológicos, las
cuales son adecuadamente descritas a partir del
índice RQD, el mismo que reporta valores
comprendidos dentro del rango >10% - >40%.
La evaluación geotécnica ha permitido formular una
propuesta de adecuación de la subestructura a las
nuevas condiciones morfológicas que evidencia el
sustrato de fundación. Ésta contempla, en el caso del
apoyo del lado derecho, el relleno del volumen
sobrexcavado con concreto ciclópeo f'c = 175 kg/cm2,
a efectos de restituir las propiedades confinantes al
terreno de fundación. Paralelamente, considerando
que el uso de explosivos ha generado una zona de
relativa baja velocidad de onda sísmica, se ha
considerado conveniente restituir las propiedades
geotécnicas a la roca mediante la inyección selectiva
de concreto a través de taladros cortos que en
conjunto no deberán sumar más de 20 m.
En el apoyo izquierdo se sugiere procurar una
interfase rígida entre el macizo de anclaje y el
sustrato rocoso, mediante concreto ciclópeo f'c =
175 kg/cm2, a fin de aportar propiedades
confinantes a la fundación, a la vez se ha
considerado apropiado mejorar las propiedades
geotécnicas de la roca de fundación mediante la
inyección de concreto a través de ocho taladros de 7
m de longitud cada uno y anclar los macizos por su
faceta frontal a la roca, mediante ocho barras
helicoidales de acero de 9 m de longitud y 1" de
diámetro, con una resistencia mínima a los
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esfuerzos de tracción de 30 Tn cada una.
Finalmente, solo por razones de menor costo más
no técnicas, se recomendó aumentar las
dimensiones del macizo de anclaje, manteniendo su
geometría y todas sus otras características de
diseño.
El análisis de la solvencia estructural del sustrato de
fundación para atender las solicitaciones de
esfuerzos demandadas por el proyecto, ha
permitido concluir que este es estructuralmente
solvente, esperándose una deformación máxima
por asentamiento bajo condiciones pseudo-
estáticas de 1.02 mm, valor admitido por el
protocolo normativo ASHTO LRFD y por el diseño de
la estructura. Asimismo, a partir del asentamiento
relativo, se ha establecido que el material de relleno
estructural no aporta rigidez significativa a la
fundación por lo que eventualmente se puede
prescindir de éste. En caso de que el proyectista
opte por el mismo, el análisis de las propiedades
físico-mecánicas del suelo natural aluviónico que
conforma la cobertura inconsolidada en la zona de
fundación del macizo de anclaje del lado izquierdo
del puente, permite concluir que éste constituye un
material adecuado para acondicionarlo como tal
mediante mezcla en una proporción entre el 10% y
el 50% con material de cantera.
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Finalmente, la evaluación geológica-geotécnica
efectuada al suelo y sustrato de fundación del
puente, después del inicio y subbsecuente
paralización de la obra, ha permitido concluir que
existe plena concordancia entre el modelo
geológico, las hipótesis de diseño y la realidad
confrontada, más allá de situaciones que, por su
propia naturaleza, devienen en imprevisibles y que
inevitablemente plantean la necesidad de
pequeños ajustes en obra, procedimiento que se
encuadra como práctica habitual en la ingeniería de
construcción civil.
Comprende el
estudio de las propiedades físico-mecánicas del
suelo de fundación de los accesos al puente a
efectos de determinar los parámetros de diseño,
tanto de los terraplenes de acceso al puente como
del pavimento. Con este propósito se recopilaron
muestras de suelo mediante calicatas espaciadas
cada 100 m y de 1.5 m de profundidad, dándoles el
• Suelos, canteras y fuentes de agua.
tratamiento especificado por los estándares ASTM
2006 y EG 2000.
Dentro del contexto explicado las muestras fueron
sometidas a análisis granulométricos, ya ensayos de
proctor modificado y CBR, con el propósito de
determinar la capacidad de soporte del suelo. Se
investigaron los límites de Atterberg, para
finalmente clasificar los resultados en términos de
los criterios SUCS y ASHTO. El procedimiento de
investigación descrito permitió concluir que la
naturaleza del suelo de fundación de los accesos es
relativamente homogénea, correspondiendo a un
suelo areno-limoso (clasificado como SM, según
criterio SUCS y como A-1-b(0), según el criterio
ASSHTO) para el que se ha determinado una
condición fronteriza de calidad regular, aceptable a
nivel de subrasante.
La evaluación de las canteras para material de
relleno y agregados para concreto permitió
establecer que los depósitos naturales de material
granular aprovechable guarden relación genética
con la actividad fluvial del río Marañón, el cual da
lugar básicamente a dos tipos de depósitos de grava,
arena y bolonería gruesa: depósitos en terrazas
remanentes por abandono de cauce y playas
originadas luego de la estación de creciente fluvial.
Los primeros son de naturaleza permanente ya que
pueden ser explotados durante cualquier época del
año, previo desbroce de una capa de cobertura
arcillosa; mientras que los depósitos de playa son
estacionales ya que solo pueden eventualmente ser
explotados en el periodo de estiaje que acontece
entre los meses de mayo y octubre; además, posen
la particularidad de ser muy cambiantes en lo que
respecta al volumen de material así como a las
características granulométricas del mismo.
El estudio de canteras definió dos yacimientos de
grava-arena como potencia les para los
requerimientos del proyecto: la Cantera Rentema I y
la Cantera Acerillo. Adicionalmente se identificaron
cinco sectores en los que suelen desarrollarse
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playas naturales luego del descenso del nivel de
aguas del río Marañón y un depósito permanente
de material, el cual podrá valorarse como una
alternativa extrema ya que se encuentra a una
distancia considerable del proyecto.
La construcción del puente Salinas involucra los
accesos respectivos y, por consiguiente, existen
trabajos de explanación consistentes en cortes y
rellenos que implican un volumen de material
suelto a remover de 973 m3 y un volumen de
material de relleno de 1,500 m3.
El material para relleno estará constituido por una
mezcla de aproximadamente 500 m3 de material
seleccionado que se proyecta extraer en el proceso
de excavaciones para la construcción del acceso
izquierdo hasta alcanzar la cota de subrasante, y de
1,000 m3 que deberán extraerse de la denominada
cantera Acerillo, la cual consiste en un depósito de
material aluvial ubicado a la altura del km 25+100,
lado izquierdo de la carretera Bagua Chica-Puente
Salinas. Este lugar está conformado por canto
rodado grueso y grava de geometría redondeada de
origen polimíctico con distribución heterométrica y
multimodal en una matriz de arena limosa; material
clasificado como GP-GM según el estándar del
Sistema Unificado de Clasificación de Suelos.
La filosofía de diseño del
pavimento requiere que éste sea capaz de soportar
las cargas que el tráfico ocasiona sin que se
• Diseño de pavimento.
produzcan desplazamientos en la superficie, base o
sub-base, facilitando que la carga se transmita a
través de los áridos a las capas inferiores, donde son
finalmente disipadas.
El diseño del pavimento se apoya en el análisis de
tráfico, el cual determinó un índice Medio Diario de
101 vehículos. Para este requerimiento se
estableció que el pavimento estará compuesto de
una capa de espesor mínimo de 0.25 cm y se
encontrará sobre la subrasante natural del terreno,
debido a que ésta cuenta con una capacidad de
soporte aceptable, tal como reportaron los
respectivos ensayos de laboratorio.
Aquí se
presentó el procedimiento para la evaluación de las
presiones transmitidas y las deformaciones
suscitadas ante las reacciones del puente Salinas
sobre los macizos de arranque, considerando la
interacción suelo-estructura.
El análisis estructural del macizo del arranque del
estribo izquierdo del puente en arco está basado en
las partes aplicables de las normas técnicas y
reglamentos para diseño siguientes:
Reglamento Nacional de Estructuras, Norma
Técnica de Edificación. Cargas E-020.
· Especificaciones ASHTO (American Association
of State Highway and Transportation Officials-
• Análisis estructural del comportamiento de los
macizos de arranque - memoria de cálculo.
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Asociación De Productores De CementoAv. Carlos Villarán 504, Urb. Sta. Catalina, Lima 13 - PERÚ · Tel.: 472-7654 Fax: 471-9817 · [email protected]
Standard Specifications for Highway Bridges)
versión LRFD.
· Manual de Diseño de Puentes de la Dirección
General de Caminos y Ferrocarriles del
Ministerio de Transportes y Comunicaciones.
El concreto utilizado en la estructura tiene una
resistencia a la compresión especificada f'c=210
kg/cm2.
Las reacciones del puente sobre los macizos han
sido tomadas de las notas de cálculo del estudio de
estructuras del proyecto original, las cuales son las
siguientes:
· Cuadro 01 - Reacciones del puente sobre los
macizos.
· Cuadros 02 y 03 - de acuerdo a las características
del terreno. Rigideces de suelo.
Cabe resaltar que el análisis estructural se ejecutó
mediante la utilización del programa de cálculo
Otros detalles
electrónico SAP2000 Advanced versión. La
idealización de los macizos se ha efectuado
mediante elementos finitos de cuatro y tres nudos
denominados AREA (Shell). La interacción suelo-
estructura se ha representado mediante resortes
con la propiedad de ser solicitados solo a fuerzas de
compresión con entidades denominadas SPRING.
Considerando que los macizos de arranque tendrán
un comportamiento de cuerpo rígido se han forzado
los nudos que representan a los elementos, para
que tengan el mismo desplazamiento y giro a través
de la propiedad Constraint.
Para la idealización se ha considerado que los
macizos tienen contacto con el terreno en todas sus
caras, excepto en las frontales (hacia el arco) y la
superior, condición considerada como la más
desfavorable.
Publicación con autorización de laRevista Constructivo oct-nov 2011. Ed. 83.
www.constructivo.com
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