Tesis Alex Copia Nuevo Ultimo

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNOFACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

TESISDISEO COMPARATIVO DEL PUENTE TIPO ATIRANTADO Y RETICULAR EN EL KM 30+842.0 DE LA CARRETERA PUNO-HUATAQUITA DE LUZ 40.00 MPRESENTADO POR: BACH. ELMER ALEX CONDORI FLORESPARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE:INGENIERO CIVILPUNO-PER2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO-PUNOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUIECTURAESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

TESISDISEO COMPARATIVO DEL PUENTE TIPO ATIRANTADO Y RETICULAR EN EL KM 30+842.0 DE LA CARRETERA PUNO-HUATAQUITA DE LUZ 40.00 M

PRESENTADO POR EL BACHILLER EN CIENCIAS DE LA INGENIERA CIVIL ELMER ALEX CONDORI FLORES, A LA COORDINACIN DE INVESTIGACIN DE LA FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y ARQUITECTURA PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO CIVILAPROBADO POR: PRESIDENTE : ING. EMILIO CASTILLO ARONI

PRIMER MIEMBRO : . ING. NICOLS LUZA FLORES

SEGUNDO MIEMBRO : . ING. CESAR EDWIN GUERRA RAMOS

DIRECTOR : ING. NESTOR LEODAN SUCA SUCA

ASESOR : ING. EDGAR ENRIQUE VILCA ROMERO

AGRADECIMIENTOS

A Dios nuestro seor, por ser mi gua y compaa en cada momento a lo largo de mi carrera, por ser mi fortaleza en mis momentos de debilidad y por brindarme una vida llena de aprendizaje y sobre todo felicidad.

A los docentes de la Facultad de Ingeniera de Civil, que han contribuido en mi formacin profesional, con la transmisin de sus conocimientos en los diferentes campos de la especialidad.

Especialmente al Ing. NeStor Leodan Suca Suca e Ing. Edgar Vilca Romero. Por su apoyo incondicional, por su tiempo, amistad y por los conocimientos que me trasmitieron.

A los todos los colaboradores en la ejecucin de esta tesis, mi eterno agradecimiento.

Dedico este trabajo a:A mi Madre, Padre y hermanos por su.Apoyo incondicional en mi desarrollo.Personal y profesional.

Elmer Alex Condori Flores

INDICE1. ASPECTOS GENERALES21.0 INTRODUCCION21.1 GENERALIDADES31.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA51.2.1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA51.2.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA61.3 ANTECEDENTES DEL PROYECTO.61.4 JUSTIFICACION.71.5 OBJETIVOS.81.5.1 OBJETIVO GENERAL81.5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS92. ESTUDIO PRELIMINAR DEL PROYECTO112.1 DESCRIPCION DE LA ZONA DEL PROYECTO112.2 ASPECTOS FISICOS DE LA ZONA122.3 ANALISIS Y EVALUACION DEL PROYECTO123. ESTUDIO BASICOS DE INGENIERIA163.1 ESTUDIOS TOPOGRAFICOS163.1.1 DESCRIPCIN TOPOGRFICA163.1.2 UBICACIN DEL PUENTE VILQUE173.1.3 ASPECTO GEOGRFICO173.1.3.1 TRABAJOS DE CAMPO173.1.3.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO DEL PUENTE183.1.3.3 TRABAJOS DE GABINETE183.1.3.4 LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO CON ESTACIN TOTAL.193.1.4 OBJETIVOS DE ESTUDIO323.1.5 UBICACIN DEL PROYECTO333.1.6 ESTUDIOS EXISTENTES333.2 ESTUDIOS HIDROLOGICOS343.2.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO343.2.1.1 HIDROGRAFA343.2.1.2 CLIMA Y PRECIPITACIN353.2.1.3 VEGETACIN353.2.1.4 RELIEVE353.2.2 CARACTERISTICAS FISICAS Y MORFOLOGICAS DE LA CUENCA363.2.2.1 SUPERFICIE DE LA CUENCA363.2.2.2 PERIMETRO DE LA CUENCA363.2.2.3 INDICE DE COMPASIDAD O DE GRAVELIUS363.2.2.4 PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA363.2.3 ANLISIS HIDROLGICO373.2.3.1 INFORMACIN BSICA373.2.3.2 INFORMACIN CARTOGRFICA373.2.3.3 INFORMACIN PLUVIOMTRICA373.2.3.4 INFORMACIN HIDROMTRICA433.2.3.5 ANALISIS VISUAL DE HIDROGRAMAS443.2.4 HIDROLOGA ESTADISTICA463.2.4.1 DISTRIBUCION DE VALOR EXTREMO TIPO I (LEY DE GUMBEL)463.2.4.1.1 MTODOS ESTADSTICOS DE GUMBEL543.2.4.1.2 MTODOS ESTADSTICOS DE NASH583.2.4.2. MTODOS LEVEDIEV613.2.4.3 METODO SECCION PENDIENTE33.2.4.4 ESTUDIO DE SOCAVACIN10SOCAVACIN GENERAL DEL LECHO103.3. ESTUDIO GEOTECNICO Y GEOLGICO183.3.1. ESTUDIOS GEOLGICOS183.3.1.1. GEOLOGA ESTRUCTURAL DE LA CUENCA DE VILQUE183.3.2. ESTUDIO DE GEOTECNIA193.3.2.1. GENERALIDADES193.3.2.2. TRABAJOS DE CAMPO203.3.2.3. ENSAYOS DE LABORATORIO243.3.2.3.1. ENSAYOS DE IDENTIFICACIN DE MUESTRAS243.3.2.3.2. ENSAYOS DE CARACTERIZACIN253.3.2.4. FACTOR DE CORRECCIN DEL NMERO DE GOLPES263.3.2.5. ANGULO DE ROZAMIENTO INTERNO ()273.3.2.6. REGISTRO DE CALCULOS DEL ENSAYO SPT283.3.2.7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES303.3.2.7.1. CONCLUSIONES303.3.2.7.2. RECOMENDACIONES303.3.2.8. NORMAS APLICABLES A LOS ENSAYOS DE LABORATORIO313.3.2.9. NORMAS APLICABLES A LOS ENSAYOS DE CAMPO313.4 ESTUDIO DE TRFICO313.4.1. OBJETIVO313.4.2. METODOLOGIA313.4.3. RECOPILACION DE INFORMACION323.4.4. ANLISIS DE INFORMACIN Y OBTENCIN DE RESULTADOS323.4.5. PROYECCIONES DEL TRFICO393.5. ESTUDIO DE TOPOGRAFA, TRAZO Y DISEO GEOMTRICO473.5.1. UBICACIN Y LONGITUD DEL PROYECTO473.5.2. ESTADO ACTUAL DEL PUENTE483.5.3. DESCRIPCIN DE LA RUTA EN LOS MARGENES DEL PUENTE483.5.4 ASPECTOS TCNICOS DEL ESTUDIO493.5.4.1. GENERALIDADES493.5.4.2 TRABAJOS DE CAMPO503.5.4.3. INGENIERIA DEL PROYECTO504.0 ASPECTOS BSICOS DE ELECCION DEL PUENTE TIPO ATIRANTADO Y RETICULAR604.1 DETERMINACION DE LA LONGITUD DEL PUENTE, A PARTIR DE LAS CONDICIONES TOPOHIDRAULICAS.604.2 DETERMINACION DEL TIPO DE CIMENTACION Y LA PROFUNDIDAD DE DESPLANTE, EN BASE A LAS RECOMENDACIONES DE LOS ESTUDIOS DE MECANICA DE SUELOS.614.3 DETERMINACION DE LOS CLAROS PARCIALES Y LA ELEVACION DE LA RASANTE.614.4 ELECCION DEL TIPO DE SUBESTRUCTURA Y SUPERESTRUCTURA624.5 ELABORACION DE ANTEPROYECTOS635.0 MARCO TEORICO665.1. PAPEL DEL ANALISIS ESTRUCTURAL EN LOS PROYECTOS DE INGENIERIA ESTRUCTURAL665.2. CLASIFICACION DE LAS ESTRUCTURAS695.3. GENERALIDADES DE DISEO ESTRUCTURAL945.3.1. DISEO ESTRUCTURAL945.3.2. ACERO ESTRUCTURAL955.3.4. RESISTENCIA DEL ACERO1015.3.5 TRACCION PURA1075.3.6. COMPRESION AXIAL PURA1145.3.7. FLEXO-TRACCIN1225.3.8. FLEXO-COMPRESIN132DISEO MEDIANTE FRMULAS DE INTERACCIN1335.4. GENERALIDADES DE LOS PUENTES1366.0 ANALISIS Y DISEO2126.1 ANALISIS Y DISEO DE PUENTE ATIRANTADO2126.2 ANALISIS Y DISEO DE PUENTE RETICULAR2877.0 EXPEDIENTE TECNICO4988. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES5858.1 CONCLUSIONES5858.2 RECOMENDACIONES5869.0 BIBLIOGRAFIA58810.0 ANEXOS10.1. LINEAS DE INFLUENCIA..........58410.2. FACTORES DE CARGA..59010.3. ENSAYOS DE SUELOS65010.4. CATALOGO DE ANCLAJES66410.5. PANEL FOTOGRAFICO...67210.6. ASENTAMIENTO680

INDICE DE TABLASTABLA 1: Coordenadas de estacin total19TABLA 2: Estacin Pluviometricas.38TABLA 3: Precipitacin en Estacion Pluviomtrica de Puno38TABLA 4: Precipitaciones en Estacin Pluviomtrica de Maazo39TABLA 5: Precipitaciones en Estacin Pluviomtrica de Cabanillas.39TABLA 6: Correccin de precipitaciones faltantes en Estacin Pluviomtrica de Puno.41TABLA 7: Correccin de precipitaciones faltantes en Estacin Pluviomtrica de Maazo41TABLA 8: Correccin de precipitaciones faltantes en Estacione Pluviomtrica de Cabanillas42TABLA 9: Precipitaciones mximas en 24 horas en las estaciones.42TABLA 10: Precipitaciones mximas en 24 horas en las estaciones para el rio Vilque43TABLA 11: Precipitaciones mximas en 24 horas para diferentes periodos de retorno-estacin puno49TABLA 12: precipitaciones mximas e Intensidad en la Estacin: Puno; para diferentes periodos de retorno49TABLA 13: Precipitaciones Mximas En 24 Horas Para Diferentes Periodos De Retorno-Estacin Maazo50TABLA 14: precipitaciones mximas e Intensidad en la Estacin: Maazo; para diferentes periodos de retorno50TABLA 15: Precipitaciones Mximas En 24 Horas Para Diferentes Periodos De Retorno-Estacin Cabanillas51TABLA 16: precipitaciones mximas e Intensidad en la Estacin: Cabanillas; para diferentes periodos de retorno51TABLA 17: Precipitaciones Mximas En 24 Horas Para Diferentes Periodos De Retorno-Estacin Regionalizada52TABLA 18: precipitaciones mximas e Intensidad Regionalizada; para diferentes periodos de retorno52TABLA 19: Resumen de precipitacin mxima en 24hrs en las 4 estaciones53TABLA 20: Desviacin estndar de los caudales55TABLA 21: Clculos del caudal de diseo partiendo del Cuadro57TABLA 22: Caudales de Diseo para diferentes Periodos de retorno.58TABLA 23: Clculos del caudal de diseo partiendo del Cuadro anterior60TABLA 24: Coeficiente de variacin62TABLA 25: Clculos del caudal de diseo2TABLA 26: Valores de n dados por Horton para ser usados en las frmulas de Kutter y de Manning4TABLA 27: Parmetros hidrulicos del Puente Vilque10TABLA 28: Coeficiente de contraccin12TABLA 29: Valores de x para suelos cohesivos y no cohesivos13TABLA 30: Valores del coeficiente B13TABLA 31: Valores de coeficiente correctivo PQ en funcin de Q14TABLA 32: Valores de coeficiente correctivo PQ en funcin de Q1/Q15TABLA 33: Valores de coeficiente correctivo PR.15TABLA 34: Relaciones de numero de golpes, consistencias26TABLA 35: Relacin de ngulo de friccin y tipo de suelo segn TERZAGHI27TABLA 36: Relacin de ngulo de friccin y tipo de suelo segn segn CONFORTH (1972)28TABLA 37: Relacin de ngulo de friccin y tipo de suelo segn segn CARLOS VILLALAZ Y LAMBE-WHITMAN28TABLA 38: Resultados de relacin de ngulo de friccin y capacidad portante30TABLA 39: Ubicacin de las estaciones de conteo32TABLA 40: Trfico vehicular IMD corregido (veh/dia)33TABLA 41: trfico vehicular IMD corregido (veh/dia)35TABLA 42: trfico vehicular IMD corregido (veh/dia)36TABLA 43: ndice medio diario38TABLA 44: Trfico vehicular IMD Corregido38TABLA 45: Valor agregado bruto por aos39TABLA 46: valor agregado bruto por aos40TABLA 47: TASAS DE CRECIMIENTO - TRAFICO NORMAL42TABLA 48: PROYECCIN DEL TRFICO TRAMO II: TOTORANI MAAZO43TABLA 49: Progresivas De La Zona De Acceso49TABLA 50: Ancho mnimos de calzada en tangente53TABLA 51: Tipos de apoyos para las estructuras planas82TABLA 52: Propiedades estructurales de los aceros98TABLA 53: Factores de Resistencia Caractersticos107TABLA 54: Valores de U para perfiles W, M, S113TABLA 55: Muestra los valores de K coeficiente de esbeltez o factor de longitud efectiva y da valores modificados que se recomienda para el uso en el diseo.119TABLA 56: Relacin lmite entre Base-espesor para Vigas de cero131TABLA 57: Tipos de puentes segn su luz libre (Ral Morales- Sapallanay)138TABLA 58: Tipos de subestructuras165TABLA 59: Factores de carga para las combinaciones segn la norma AASHTO-LRFD172TABLA 60: Factores de Carga mnimo- mximo173TABLA 61: Pesos Especficos de los materiales174TABLA 62: Factor de presencia mltiple176TABLA 63: Factores p para el clculo de ADTT179TABLA 64: Incremento por Carga dinmica179TABLA 65: Presiones de Viento con Zo y Vo181TABLA 66: Presiones bsicas PB, correspondientes a VB=160Km/h181TABLA 67: Presiones bsicas PB, para diferentes ngulos de ataque VB=160Km/h+182TABLA 68: Presin de Viento sobre Vehicular183TABLA 69: Altura de suelo equivalente para carga vehicular sobre estribos perpendiculares al trfico.186TABLA 70: Cuadro de altura de suelo equivalente para carga Vehicular sobre muros de sostenimiento paralelos al trfico.187TABLA 71: Fuerzas mnimas sobre barandas187TABLA 72: Factores de modificacin de respuesta.197TABLA 73: Importancia de puentes205TABLA 74: Categora de comportamiento ssmico205TABLA 75: Coeficiente de sitio (S)206TABLA 76: Importancia de puentes207TABLA 77: Elaboracin propia de las dimensiones de algunos puentes referenciales.214TABLA 78: PUENTES CERCA DE LA ZONA DE PERU214TABLA 79: REACCIONES RESULTANTES POR SERVICIO=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA227TABLA 80: CUADRO DE COMPONENTES HORIZONTALES EN PILAR229TABLA 81: cantidad de torones preliminar230TABLA 82: (Deformaciones en uniones cable-tablero)238TABLA 83: (FUERZAS AXIALES EN CABLES SIN AJUSTAR)242TABLA 84: (FUERZAS PRELIMINARES AXIALES EN CABLES AJUSTADOS)242TABLA 85: (FUERZAS AXIALES EN CABLES SIN AJUSTAR)243TABLA 86: (FUERZAS FINALES AXIALES EN CABLES AJUSTADOS)243TABLA 87: Coeficiente de aceleracin263TABLA 88: FACTORES DE MODIFICACION DE RESPUESTA R- SUBESTRUCTURAS265TABLA 89: FACTORES DE MODIFICACION DE RESPUESTA R-CONEXIONES265TABLA 90: Lneas De Influencia En SAP313TABLA 91: valores de la lnea de influencia de la brida inferior320INDICE DE GRAFICOSGRAFICO 1: Hidrograma de precipitacin mxima en 24hrs- Estacin Puno44GRAFICO 2: Hidrograma de precipitacin mxima en 24hrs Estacin Maazo45GRAFICO 3: Hidrograma de precipitacin mxima en 24hrs Estacin Cabanillas45GRAFICO 4: Anlisis de doble masa de las tres estaciones47GRAFICO 5: Clculo de coeficiente de variacin62GRAFICO 6: Seccin transversal de rio en zona del proyecto3GRAFICO 7: Seccin transversal ideal de rio en la zona del proyecto3GRAFICO 8: Perfil antes de la erosin y despus de la erosin12GRAFICO 9: clasificacin vehicular33GRAFICO 10: porcentaje vehicular34GRAFICO 11: clasificacin vehicular IMD35GRAFICO 12: Porcentaje vehicular36GRAFICO 13: Clasificacin vehicular IMD37GRAFICO 14: Porcentaje vehicular37GRAFICO 15: Seccin transversal del rio60GRAFICO 16: Tipos de comportamiento histertico201GRAFICO 17: Distribucin de aceros superior e inferior en vigas de conexin con el pilar277GRAFICO 18: Distribucin de aceros superior e inferior en vigas de conexin con el pilar278GRAFICO 19: Distribucin de aceros superior e inferior en vigas de conexin con el pilar278

INDICE DE IMAGENESIMAGEN 1: Ubicacin del puente vilque5IMAGEN 2: Ubicacin de geogrfica del puente Vilque12IMAGEN 3: Estado actual del puente Vilque14IMAGEN 4: Ubicacin geogrfica del puente17IMAGEN 5: Plano Geologico De La Zona De Estudio (Ubicandose en la zona de Depositos aluviales y lacustres)23IMAGEN 6: Ubicacin de las zonas de estudios de transito46IMAGEN 7: UBICACIN DE LAS ZONAS DE ESTUDIOS DE TRANSITO47IMAGEN 8: Zona de acceso hacia la ruta puno- vilque48IMAGEN 9: Fase de un proyecto tpico de ingeniera estructural68IMAGEN 10: cable bajo dos condiciones diferentes de carga69IMAGEN 11: Puente colgante70IMAGEN 12: Armadura plana71IMAGEN 13: Muro de refuerzo cortante72IMAGEN 14: Muro de refuerzo cortante73IMAGEN 15: Armazn de un puente74IMAGEN 16: Ejemplos de estructuras internamente estables83IMAGEN 17: Ejemplos de estructuras internamente inestables.83IMAGEN 18: Ejemplos de estructuras planas estticamente determinadas externamente.84IMAGEN 19: Ejemplos de estructuras planas estticamente indeterminadas externamente.85IMAGEN 20: Elementos sometidos a tensin y compresin87IMAGEN 21: Elementos estables e inestables88IMAGEN 22: Armadura simple89IMAGEN 23: Armaduras compuestas90IMAGEN 24: Armadura de puente93IMAGEN 25: Formas de armaduras93IMAGEN 26: secciones de perfiles laminados101IMAGEN 27: Diagrama esfuerzo deformacin del acero104IMAGEN 28: Elemento estructural sometido a traccin pura108IMAGEN 29: Diagrama de concentracin esfuerzos en una seccin.110IMAGEN 30: Definicin de s y g112IMAGEN 31: Elemento estructural sometido a compresin pura114IMAGEN 32: Anlisis de una columna sometida a compresin pura1:116IMAGEN 33: Viga de seccin W, sometida a una carga P.122IMAGEN 34: Viga de seccin W, sometida a una carga P122IMAGEN 35: Pandeo lateral elstico de la viga de seccin W, sometida a momentos iguales en los extremos123IMAGEN 36: Apoyos laterales en un perfil de seccin W124IMAGEN 37: Secciones con pandeo local en; a) Alma de la seccin, b) Alas de la seccin129IMAGEN 38: Compresin pura.129IMAGEN 39: Flexin pura130IMAGEN 40: Flexo compresin de una seccin de forma I, a) Simple curvatura, b) Doble curvatura132IMAGEN 41: Columna arriostrada contra ladeo134IMAGEN 42: Columna no arriostrada135IMAGEN 43: Tipos de superestructura segn la luz del tramo (Ral Morales)140IMAGEN 44: Seccin transversal de tipo mixto143IMAGEN 45: Distribucin de Esfuerzos (Teodoro Galambos)145IMAGEN 46: Falla de los conectores de cortante150IMAGEN 47: Curva diagrama Carga - deformacin151IMAGEN 48: Viga por diseo plstico152IMAGEN 49: RELACION ANCHO ESPESOR-MOMENTO154IMAGEN 50: Modelo matemtico para tablero (Libro Chile)159IMAGEN 51: Distribucin de arriostres en vigas metlicas161IMAGEN 52: Tipos de Soporte en asiento de Estribos (Reglamento Chileno-Puentes)168IMAGEN 53: Configuracin del vehculo HL-93 Segn- Norma LRFD177IMAGEN 54: Fuerzas de diseo vertical y horizontal uniformemente distribuidos188IMAGEN 55: Desplazamiento ki producido por un momento unitario en el nudo i190IMAGEN 56: Rotacin ik, producida por una carga unitaria en el punto k190IMAGEN 57: Significacin fsica del principio de Maxwell191IMAGEN 58: Sistema masa resorte de un grado de libertad193IMAGEN 59: Perspectiva de Puente194IMAGEN 60: El mtodo del pndulo invertido para el clculo de fuerzas ssmicas196IMAGEN 61: Distribucin de Isoaceleraciones.204IMAGEN 62: Espectro de aceleracin de diseo208IMAGEN 63: Espectro de desplazamiento208IMAGEN 64: Deformacin vs tensin209IMAGEN 65: Deformacin vs tensin210IMAGEN 66: Bosquejo esquemtico propuesto por el autor Alfredo Cmara Casado213IMAGEN 67: Para el pilar P-2 (columna no prismtica de seccin variable)270IMAGEN 68: Diagrama de iteracciones en la columna P-2272IMAGEN 69: Para el pilar B-3 (columna seccin constante)274IMAGEN 70: Diagrama de iteracciones en la columna B-3275IMAGEN 74: VIGA DE RIGIDEZ279

INDICE DE CUADROSCUADRO 1: respuestas de resultados mximos en el pilar P-2271CUADRO 2: respuestas de resultados mximos en el pilar B-3274

INDICE DE FIGURASFIGURA 1: (ASIGNACION DE CARGA DE ASFALTO)222FIGURA 2: (ASIGNACION DE CARGA DE VEREDA)223FIGURA 3: (ASIGNACION DE CARGA PEATONAL)223FIGURA 4: (ASIGNACION DE CARGA DE BARANDA)224FIGURA 5: (REACCION POR CARGA DE PESO PROPIO)224FIGURA 6: (REACCION POR CARGA POR ASFALTO)225FIGURA 7: (REACCION POR CARGA DE VEREDA)225FIGURA 8: (REACCION POR CARGA DE BARANDA)226FIGURA 9: (REACCIONES POR CARGA SERVICIO =PESO PROPIO + ASFALTO + VEREDA + BARANDA)226FIGURA 10: (REACCION POR CARGA DE PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)228FIGURA 11: (DESCRIPCION DE TENSIONES HORIZONTALES PILAR =(PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)229FIGURA 12: (vista en 3d del puente atirantado)231FIGURA 13: (torre y vigas de piso)231FIGURA 14: 11 (losa de concreto armado y apoyos temporeros)232FIGURA 15: (disposicin de cables de retencin y delanteros en vista x-z)232FIGURA 16: (DISPOSICION DE CABLES DE RETENCION Y DELANTEROS EN VISTA EN 3D)233FIGURA 17: (CABLES+TORRE+VIGAS DE PISO)233FIGURA 18: (CABLES+TORRE+VIGAS DE PISO+APOYOS TEMPOREROS)234FIGURA 19: (ASIGANACION DE CARGAS DE ASFALTO)234FIGURA 20: (ASIGNACION DE CARGAS DE VEREDA)235FIGURA 21: (ASIGNACION DE CARGAS DE PEATONAL)235FIGURA 22: (ASIGNACION DE CARGAS DE BARANDA)236FIGURA 23: (DEFORMACION POR CARGAS DE SERVICIO INICIAL=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)236FIGURA 24: (DEFORMACION POR CARGAS DE SERVICIO INICIAL=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)237FIGURA 25: (DEFORMACION CORREGIDA POR CARGAS DE SERVICIO EN 3D=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)237FIGURA 26: DESPLAZAMIENTOS EN LA CABEZA DEL PILON).238FIGURA 27: (DEFORMACION CORREGIDA POR CARGAS DE SERVICIO EN VISTA X-Z=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)239FIGURA 28: (FUERZAS AXIALES SIN AJUSTAR EN SERVICIO EN VISTA X-Z=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)240FIGURA 29: (FUERZAS AXIALES AJUSTADAS EN SERVICIO EN VISTA X-Z=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)240FIGURA 30: (FUERZAS AXIALES AJUSTADAS EN SERVICIO EN VISTA X-Z=PESO PROPIO+ASFALTO+VEREDA+BARANDA)241FIGURA 31: Propiedades De Concreto F`C=350 Kg/Cm2 Y Acero Estructural A572 G50244FIGURA 32: Propiedades De Losa de Concreto F`C=350 Kg/Cm2245FIGURA 33: viga diafragma y viga de rigidez245FIGURA 34: COLUMNA B1 ((3.00 X 1.80), e= 0.30 m)246FIGURA 35: COLUMNA B2 ((2.50 X 1.80) ,e= 0.30 m )247FIGURA 36: COLUMNA B3 ((2.50 X 1.80) ,e= 0.30 m )247FIGURA 37: VIGA CABEZAL248FIGURA 38: Ejes de va248FIGURA 39: CARRIL DERECHO249FIGURA 40: CARRIL IZQUIERDO250FIGURA 41: VISTA DE CARRILES DE DISEO250FIGURA 42: CAMION DE DISEO HL-93K251FIGURA 43: CAMION DE DISEO HL-93M252FIGURA 44: CARGAS ASIGNADAS A LA ESTRUCTURA.252FIGURA 45: CARGAS DE VIENTO EN X+ X-253FIGURA 46: VIENTO EN Y+ Y-253FIGURA 47: VIENTO EN Z254FIGURA 48: VISTA DEL CABLE DEL CENTRO DE LUZ , CABLE T-04254FIGURA 49: DETALLE DEL CABLE DEL CENTRO DE LUZ CON CARGAS PERMANENTES, CABLE T-05255FIGURA 50: DETALLE DEL CABLE DEL CENTRO DE LUZ CON CARGA MOVIL , CABLE T-05255FIGURA 51: FUERZAS AXIALES DE LOS CABLES DE RETENCION (CARGAS PERMANENTES MUERTAS).256FIGURA 52: FUERZAS AXIALES DE LOS CABLES DELANTEROS (CARGAS PERMANENTES MUERTAS).257FIGURA 53: Mapa de distribucin de mximas intensidades ssmicas observadas.259FIGURA 54: Mapa de distribucin de isoaceleraciones para 10% de excedencia en 50 aos260FIGURA 55: Mapa de zonificacin de peligro geolgico del Per.261FIGURA 56: Mapa de distribucin de isoaceleraciones para 10% de excedencia en 50 aos (recorte del mapa de isoaceleraciones).262FIGURA 57: Vista frontal de la geometra del puente adoptado289FIGURA 58: Vista superior de la geometra del puente adoptado289FIGURA 59: Vista inferior de la geometra del puente adoptado289FIGURA 60: PROPIEDADES DEL CONCRETO296FIGURA 61: Propiedades del acero y losa297FIGURA 62: VISTA EN 3D DE LA SUPERESTRUCTURA.298FIGURA 63: CARGA DE ASFALTO:299FIGURA 64: CARGA DE VEREDA300FIGURA 65: CARGA DE BARANDA301FIGURA 66: CARGA DE PEATONAL302FIGURA 67: DEFLEXIN POR SOBRECARGA VEHICULAR HL-93303FIGURA 68: Lneas de influencia del elemento 12311FIGURA 69: Lneas De Influencia En SAP311FIGURA 70: Asignacin De Carga Unitaria Mvil.312FIGURA 71: Lneas De Influencia En SAP313FIGURA 72: Lneas De Influencia En SAP316FIGURA 73: Lneas De Influencia calculado316FIGURA 74: Lneas De Influencia calculado317FIGURA 75: LINEA DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 30 ANALITICAMENTE319FIGURA 76: asignacin de lane319FIGURA 77: asignacin de carga unitaria320FIGURA 78: lnea de influencia del elemento de la brida inferior320FIGURA 79: lnea de influencia del elemento de la brida inferior en sap323FIGURA 80: SOBRECARGA VEHICULAR HL-93K324FIGURA 81: SOBRECARGA VEHICULAR HL-93M325FIGURA 82: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 31-1325FIGURA 83: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 32-1326FIGURA 84: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 33-1327FIGURA 85: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 34-1327FIGURA 86: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 35-1328FIGURA 87: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 36-1329FIGURA 88: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 37-1329FIGURA 89: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 38-1330FIGURA 90: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 39-1331FIGURA 91: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 40-1331FIGURA 92: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 13-1333FIGURA 93: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 14-1333FIGURA 94: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 15-1334FIGURA 95: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 16-1335FIGURA 96: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 17-1335FIGURA 97: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 18-1336FIGURA 98: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 19-1337FIGURA 99: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 20-1337FIGURA 100: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 21-1338FIGURA 101: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 22-1339FIGURA 102: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 23-1339FIGURA 103: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 24-1340FIGURA 104: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 25-1341FIGURA 105: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 26-1341FIGURA 106: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 27-1342FIGURA 107: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 28-1343FIGURA 108: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 29-1343FIGURA 109: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 7-1344FIGURA 110: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 8-1345FIGURA 111: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 9-1345FIGURA 112: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 10-1346FIGURA 113: LINEAS DE INFLUENCIA DEL ELEMENTO 11-1347FIGURA 114: Fuerzas Axiales Por Peso Propio348FIGURA 115: Fuerzas Axiales Por Peso Asfalto349FIGURA 116: Fuerzas Axiales Por Peso Vereda349FIGURA 117: Fuerzas Axiales Por Peso Baranda350FIGURA 118: Fuerzas Axiales Viento en X350FIGURA 119: Fuerzas Axiales Viento en X-351FIGURA 120: Fuerzas Axiales Viento en Y+351FIGURA 121: Fuerzas Axiales Viento en Y-352FIGURA 122: Fuerzas Axiales Viento en Z353FIGURA 123: Fuerzas Axiales Por Carga Peatonal353FIGURA 124: Fuerzas Axiales Por Sobrecarga Vehicular354FIGURA 125: Fuerzas Axiales Por Resistencia354FIGURA 126: Fuerzas Axiales Por Resistencia III A355FIGURA 127: Fuerzas Axiales Por Resistencia III B355FIGURA 128: Fuerzas Axiales Por Resistencia III C356FIGURA 129: Fuerzas Axiales Por Resistencia III D356FIGURA 130: Fuerzas Axiales Por Resistencia III E357FIGURA 131: Fuerzas Axiales Por Resistencia III E357FIGURA 132: Fuerzas Axiales Por Servicio I- A358FIGURA 133: Fuerzas Axiales Por Servicio I- B358FIGURA 134: Fuerzas Axiales Por Servicio I- C359FIGURA 135: Fuerzas Axiales Por Servicio I- D359FIGURA 136: Fuerzas Axiales Por Servicio I- E360FIGURA 137: Fuerzas Axiales Por Servicio II360FIGURA 138: Fuerzas Axiales Por Carga Viva= sobrecarga vehicular+peatonal361FIGURA 139: Vista en 3D de la armadura metlica final361FIGURA 140: Vista en 3D de la armadura metlica final + losa de concreto armado362FIGURA 141: Vista en de los ratios obtenidos con los perfiles utilizados362FIGURA 142: (configuracin de los perfiles utilizados, flexin en el eje fuerte y flexin en el eje dbil)363FIGURA 143: DIAGONAL INTERIOR (14X90)396FIGURA 144: DIAGONAL EXTERIOR W (14X99)397FIGURA 145: BRIDA SUPERIOR W (14X99)398FIGURA 146: BRIDA INFERIOR W (14X99399FIGURA 147: DIAGONAL INTERIOR W (14X90400FIGURA 148: MONTANTE SUPERIOR W (6X20)401FIGURA 149: MONTANTE SUPERIOR W (6X20)402FIGURA 150: VISTA DE LOS RATIOS CALCULADOS CON LOS PERFILES UTILIZADOS403

CAPTULO I: ASPECTOS GENERALES

1. ASPECTOS GENERALES1.0 INTRODUCCIONEn los ltimos aos, el uso de puentes atirantados y reticulares ha ido evolucionando rpidamente en sus formas, tamaos y mtodos constructivos, viendo la necesidad de estudiarlos y entenderlos ms a fondo, ya que estas estructuras son altamente hiperestticas y a su vez muy flexibles, sobre todo durante su proceso constructivo debido a las grandes luces a las que estn asociados, su estudio contempla una serie de conocimientos estructurales, vinculados directamente con el anlisis de efectos de segundo orden, este anlisis ocurre cuando una estructura se deforma o se desplaza debido a la combinacin de acciones laterales y verticales formando un desplazamiento "Delta". En el proceso de diseo, las decisiones ms importantes se hacen generalmente en las primeras etapas; en donde se tiene que comprender el comportamiento fsico de la estructura, siendo esto esencial en el pre-dimensionamiento; adems, se puede contar con numerosas alternativas estructurales, en donde ms de una solucin puede ser factible; sin embargo, para su mayor eficiencia se toma en cuenta el punto de vista del consumo de material, construccin de instalaciones, tiempo de ejecucin y comportamiento fsico de la estructura, adems como en todo diseo se debe considerar una estructura liviana para de esta manera evitar grandes efectos provocados por sismo.Es importante entender cmo sus elementos estructurales van a actuar ante cargas de peso propio, barandas, calzada, vehculos y peatones; sin dejar de lado cargas extremas muy importantes que suelen causar daos catastrficos como son sismos, vientos y cargas durante el proceso constructivo. La distribucin de cables en el tablero es una variable fundamental para controlar los esfuerzos existentes en el tablero, en su torre y en sus mismos cables.Por otra parte los puentes reticulares Son aquellos que se componen de elementos conectados (generalmente rectos) que soportan esfuerzos de traccin, compresin o ambos para la accin de cargas dinmicas. Es una estructura reticular de barras rectas interconectadas en nudos formando tringulos planos (en celosas planas) o pirmides tridimensionales (en celosas espaciales). En muchos pases se les conoce como armaduras o reticulados. El inters de este tipo de estructuras es que las barras trabajan predominantemente a compresin y traccin presentando comparativamente flexiones pequeas.Presentamos aqu una investigacin descriptiva sobre el anlisis y diseo de un puente atirantado y reticular, sus caractersticas y comportamiento, aplicado en un caso real, a ser construido en Puno en el rio Vilque. Para facilitar el anlisis y el diseo de este tipo de estructuras se emplear el software SAP2000 y CSI BRIDGE1.1 GENERALIDADESLos puentes generalmente son obras complejas, que requieren para su proyecto definitivo en primer lugar los estudios bsicos de ingeniera con el objetivo de obtener todos los datos necesarios para la posterior elaboracin de los anteproyectos de un puente, a continuacin se presenta los puntos a tener en:Datos de la zona de ubicacin de la zona del puente:Para el cual se deben de realizar los estudios bsicos de ingeniera como Topografa, Geologa, Geotecnia, Hidrologa, Peligro ssmico. Siendo necesario una inspeccin visual del lugar del proyecto para as poder tener informacin del lugar como son las caractersticas fsicas y relacionadas con los fenmenos naturales.Datos de las condiciones funcionales, que generalmente son fijados por su propietario en este caso, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones y/o Gobiernos regionales, municipios, entre los datos ms importantes que se deben fijar antes de iniciar el proyecto de un puente se tiene a los siguientes:Datos Geomtricos, tales como el ancho de la calzada, dimensiones de veredas, dimensiones de la infraestructura y la superestructura.Datos de las cargas vivas, los cuales sern determinados en funcin a los sistemas de carga de diseo, cargas excepcionales y cargas futuras.Otros datos como: Tipos de vehculos, volumen de trfico y accesorios del tablero, tipos de apoyo, etc.Datos Socioeconmicos, los cuales son un aspecto muy importante que debe tomar en cuenta todo proyectista al igual que los funcionarios pblicos involucrados en el proyecto.A continuacin se presenta los estudios necesarios para la realizacin del proyecto:Estudio Topogrfico, el cual nos permitir elaborar los planos topogrficos proporcionar informacin para los posteriores estudios, definir la ubicacin y las dimensiones de los elementos estructurales y establecer puntos de referencia para el replanteo.Estudio de Hidrologa e Hidrulica, el cual nos permitir establecer las caractersticas hidrolgicas de los regmenes de avenidas mximas y extraordinarias, as como los factores hidrulicos que conlleven a una real apreciacin del comportamiento hidrulico del ro. Esta informacin permitir 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.Estudio Geolgico y Geotcnico, el cual nos permitir establecer las caractersticas geolgicas, tanto local como general en las diferentes formaciones geolgicas que se encuentran identificando tanto su distribucin como sus caractersticas geotcnicas correspondientes. Tambin nos permitir establecer las caractersticas geotcnicas, es decir, la estratigrafa, la identificacin y las propiedades fsico mecnicas de los suelos para el diseo de cimentaciones estables.Estudio de Peligro Ssmico, el cual tendr como finalidad de determinar la probabilidad de ocurrencia de un parmetro (aceleracin, velocidad, desplazamiento), dentro de un periodo especifico de tiempo y dentro de la zona de estudio.Estudio de Trfico, el cual nos permitir conocer el volumen y clasificacin de trnsito en puntos previamente establecidos, con el objetivo de determinar las caractersticas de la infraestructura vial y la superestructura del puente.Estudio a nivel de anteproyecto, el cual nos permitir definir en base a las condiciones naturales de la zona de emplazamiento del puente (estudios de ingeniera bsica) y las diversas soluciones tcnicamente factibles, las principales dimensiones de la superestructura e infraestructura del puente en estudio, el cual luego de una evaluacin tcnico econmica nos conducir a elegir la solucin ms conveniente.Antes de iniciar con los estudios bsicos, es necesario hacer una breve descripcin de la zona de estudio:Ubicacin, la zona de estudio est ubicado al Noroeste de la ciudad de Puno, el cual polticamente pertenece al:Distrito: vilqueProvincia: PunoDepartamento: PunoRegin: PunoEspecficamente la zona de estudio se encuentra entre los distritos de Vilque - Maazo.Topografa y Clima, la zona de estudio presenta una topografa llana y no accidentada, con presencia de clima fro y seco, con temperaturas que oscilan entre -10C y 15C.

IMAGEN 1: Ubicacin del puente vilquePUENTE VILQUE

FUENTE: Elaboracin propia.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA1.2.1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMALos puentes se pueden clasificar en diferentes tipos, de acuerdo a diversos conceptos como el tipo de material utilizado en su construccin, el sistema estructural predominante, el sistema constructivo utilizado, el uso del puente, la ubicacin de la calzada en la estructura del puente, etc. El diagnstico de la situacin actual de la zona de intervencin donde se propone realizar el presente proyecto del puente vilque surge de la necesidad de realizar un puente que vaya de acuerdo a las condiciones tcnicas para una carretera de doble via establecidas en las normas del reglamento del ministerio de transporte y comunicaciones y adems Teniendo en cuenta la condicin la realizacin de la obra de rehabilitacin y mejoramiento de la carretera Emp. PE-3S (Puno) Vilque Maazo Emp. PE-34A (Huataquita) que actualmente se ejecut dicha obra y que est a cargo de Provas Descentralizado, donde el ancho de calzada para la va se ha proyectado en 6.00 m; Asimismo, debido a que el proyecto no contempla la intervencin en puentes, y El ancho de bermas para los tramos con orografa tipo 01 y 02 ser de 0.90 m; y para los tramos con orografa tipo 03 ser de 0.50 m. donde la situacin actual del puente de vilque que est ubicado en la progresiva 30+842.0 de la va Puno- Maazo , que pertenece al Distrito de Vilque en la Provincia de Puno es de una dimensin angosta de aproximadamente 5 m de ancho de extremo a extremo y una longitud de 41 m aproximadamente y presenta fisuras en la estructura, dicho puente fue construido hace aproximadamente 10 aos . Es por eso que se plantea proponer el presente proyecto del puente de vilque con ancho de calzada adecuado para una doble va que permita el trnsito y seguridad para los vehculos, es de suma importancia porque garantizar la accesibilidad hacia los distritos y provincias colindante y una circulacin segura de vehculos, ya que los beneficiarios del proyecto son habitantes dedicados a labores acadmicas, comerciales, la Intensidad y frecuencia de los flujos comerciales entre los principales centros poblados y/o comunidades, sus actividades econmicas, administrativas y sociales (educacin y salud) y las distancias hacia centros de acopio o mercados zonales de las comunidades o caseros as mismo tambin permitir integrar y articular a los distritos y provincias vecinas ya que ha sido priorizada en el Plan Vial Departamental Participativo del Gobierno Regional de Puno

En la actualidad, existen muchos mtodos para construir puentes. Cada uno con sus ventajas y desventajas. Destacndose la interrelacin de las etapas de proyecto con la de construccin, sta ltima desde el punto de vista de la eleccin del procedimiento constructivo, donde se define la relacin entre el grado de complejidad de la obra con la posibilidad de utilizacin de un sistema constructivo previamente utilizado o como contrapartida definir previamente cules son las posibilidades constructivas para luego supeditar a ellas el diseo estructural de las distintas partes de la obra.

1.2.2 FORMULACIN DEL PROBLEMALa inadecuada condicin del puente vehicular, hacen necesario realizar el diseo del puente vehicular de doble va, del rio vilque ubicado en la progresiva 30+842.0 de la va Puno- Huataquita, que pertenece al Distrito de Vilque en la Provincia de Puno.

1.3 ANTECEDENTES DEL PROYECTO.Este proyecto cuenta con un puente ubicado en la progresiva 30+842.0 de la va Puno- Maazo (rio vilque) de un ancho de calzada angosto para el tipo de va proyectada (doble va) y presenta fisuras en la estructura del puente, por lo que se recomienda ampliar el ancho de la calzada para dos vas puesto que la obra REHABILITACIN Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA EMP. PE-3S (PUNO) - VILQUE MAAZO EMP. PE-34A (HUATAQUITA) es proyectada para doble via y est a cargo de PROVAS DESCENTRALIZADO PUNO).-TESIS DISEO DEL PUENTE ILAVE ZONA LAGO POR EL MTODO DIRECTO BASADO EN DESPLAZAMIENTOS (DDBD)

1.4 JUSTIFICACION.El diseo de un nuevo puente de doble va es lo ms recomendable ubicado en la la progresiva 30+842.0 de la va Puno- Maazo (rio vilque) del distrito de Vilque es de suma importancia porque garantizar la accesibilidad hacia los distritos y provincias colindante y una circulacin segura de vehculos, ya que los beneficiarios del proyecto son habitantes dedicados a labores acadmicas, comerciales, la Intensidad y frecuencia de los flujos comerciales entre los principales centros poblados y/o comunidades, sus actividades econmicas, administrativas y sociales (educacin y salud) y las distancias hacia centros de acopio o mercados zonales de las comunidades o caseros as mismo tambin permitir integrar y articular a los distritos y provincias vecinas ya que ha sido priorizada en el Plan Vial Departamental Participativo del Gobierno Regional de Puno

Tratndose de un proyecto de transporte, el rea de influencia est definida por la delimitacin geogrfica, que permite determinar el uso del puente de doble va para la integracin con la carretera en determinado espacio de tiempo, es decir, aquella parte del espacio regional sobre el cual se desarrollan todas aquellas actividades que generarn flujos de trfico por la carretera en estudio.

El rea de Influencia Directa del puente y la va comprende 3 distritos: Tiquillaca, Vilque y Maazo de la provincia de Puno, departamento de Puno, los cuales cubren una superficie de 6522.30 m2. Adicionalmente, dentro del mbito de cada distrito se ha identificado centros poblados y comunidades que se ubican a lo largo de la carretera y/o confluyen en ella, a travs de la red de caminos vecinales y de herradura y que se beneficiarn por el establecimiento de una conexin vial rpida y segura que permita integrar los mercados de la sierra con los mercados interregionales. 1.5 OBJETIVOS.En nuestro pas, el desarrollo de la infraestructura vial es un reto permanente debido a sus caractersticas orogrficas. Uno de esos retos es la construccin de puentes en quebradas o ros que nuestro caso es de una luz intermedia, pero para grandes luces como es el caso de algunos los ros del interior del Per, en las que se hace complejo colocar apoyos intermedios en su cauce.Una alternativa para salvar dichas luces son los puentes reticulares, atirantados, colgantes en los cuales los puentes reticulares son los que ms se han utilizado. Los puentes reticulares de luces intermedias son los de mayor presencia a comparacin de los puentes atirantados o colgantes que se han construido en nuestro territorio han sido adquiridos generalmente en el extranjero, incluyendo el diseo estructural dentro del monto del contrato. Esta limitacin ha impedido que se tenga ingenieros con experiencia en este tipo de diseo, razn por la que urge la necesidad de proponer procedimientos de clculo que permitan comprender el comportamiento de esta configuracin estructural.El objetivo principal de este trabajo es presentar las caractersticas importantes y el procedimiento de diseo que deben tener estos puentes, particularmente los de luces intermedias, ya que nuestros obstculos naturales no hacen necesarios puentes atirantados o reticulares de grandes luces. Dicho objetivo se complementa con la presentacin del anlisis y diseo de los elementos ms importantes de un puente de 56 m de luz de puente atirantado y 48 m de luz del puente reticular.En el puente reticular se utiliz el software del SAP 2000 basado en elementos finitos con la comprobacin con la teora del manual de diseo de puentes ASSTHO LRFD, conjuntamente una comparacin utilizando un programa de clculo de estructuras basado en el mtodo de los elementos finitos y su caracterstica de anlisis no lineal geomtrico siguiendo el proceso constructivo (Nonlinear static staged construction). En el puente Atirantado se utiliz el software del CSI BRIDGE DEL SAP basado en elementos finitos y su caracterstica de anlisis no lineal geomtrico siguiendo el proceso constructivo (Nonlinear static staged construction). Con la comprobacin con la teora del manual de diseo de puentes ASSTHO LRFD.Dentro de los alcances de este trabajo, se analizan las condiciones de cargas debido a los componentes estructurales, superficie de desgaste y sobrecarga vehicular. 1.5.1 OBJETIVO GENERALElaborar el diseo comparativo del puente tipo atirantado y reticular en el KM 30+842.00 de la carretera Puno-Huataquita.1.5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Formular el diseo del puente atirantado. Formular el diseo del puente reticulado. Elaborar el Informe Tcnico para el puente del rio vilque.

CAPTULO II: ESTUDIO PRELIMINAR DEL PROYECTO

2. ESTUDIO PRELIMINAR DEL PROYECTO2.1 DESCRIPCION DE LA ZONA DEL PROYECTOPara llegar al Puente Vilque, se tiene la carretera que comprende el tramo EMP. PE-3S (PUNO) - VILQUE MAAZO EMP. PE-34A (HUATAQUITA), cuya carretera actualmente est asfaltada.El tramo de la carretera actual comienza en el Km. 0+000, en la interseccin con el km 1356+760 de la ruta PE-3S (tramo Juliaca Puno) con cota 4032.67 m.s.n.m; jurisdiccin del centro poblado Alto Puno. Aqu comienza un ascenso en forma suave y sobre terreno plano, en su mayora, llegando al centro poblado Ciudad de la Humanidad ubicado en la progresiva 2+700; desde aqu se suceden ascensos y descensos sobre terrenos planos, ondulados llegando a la progresiva 20+745, punto de acceso al distrito de Tiquillaca La ruta contina en descenso suave sobre terreno plano hasta la progresiva 23+100, desde aqu hasta el distrito de Vilque (lugar donde se ubica el proyecto aproximadamente en la progresiva 30+420), ubicado en la progresiva 30+000 el recorrido es sobre un terreno totalmente plano con la excepcin de un tramo en ascenso prximo al distrito en mencin. Para llegar al distrito de Maazo, ubicado en la progresiva 39+900, se debe recorrer mayormente terrenos planos y con ascenso suave; desde Maazo se continua en terreno plano hasta la progresiva 46+300, sitio donde se inicia, con pendientes de ascenso y descenso hasta la progresiva 51+460, sector donde se inicia tramo plano hasta la progresiva 56+108.59 que es el final de la ruta y que se ubica en el sector de Huataquita. El final de la ruta se intersecta con el km 266+577.50 de la ruta PE-34 (tramo Arequipa Juliaca) con cota 3936.643 m.s.n.m. Este puente conecta los distritos de Vilque y Maazo de la Provincia de Puno, estos tramos actualmente son carreteras asfaltadas,.

El Puente Vilque se encuentra ubicado polticamente en:Regin: PunoProvincia: PunoDistritos: VilqueRo: VilqueUbicado en las siguientes coordenadas: Este: 364170Norte: 8256234Altitud: 3874 msnm

IMAGEN 2: Ubicacin de geogrfica del puente VilquePUENTE VILQUE


2.2 ASPECTOS FISICOS DE LA ZONALa ubicacin de la zona del Puente Vilque, presenta una topografa plana. La precipitacin pluvial es algo uniforme en su variacin, hay presencia de corriente de vientos fuertes en los meses de Julio- Setiembre. La zona corresponde a una topografa plana ondulada, as mismo la zona est cubierta por el mismo tipo de vegetacin, la orientacin del cauce con zona de ubicacin del proyecto es perpendicular al eje longitudinal del puente proyectado.

2.3 ANALISIS Y EVALUACION DEL PROYECTOEstado actual de la va: La carretera actual consiste en un capa de rodadura tipo Slarry con presencia de dos carriles, el puente existente en la ubicacin de nuestro proyecto de aproximadamente 40 metros de longitud solo presenta un solo carril de diseo, pudiendo este ocasionar accidentes trnsito ya que no est de acuerdo al estudio de la carretera proyectada debiendo mantenerse una continuidad en el trnsito, tambin cabe resaltar que dicha carretera es una opcin de va alterna que conecta al departamento de Arequipa por ende dicha carretera recibir un trfico como el de la principal razn por la cual se realiza este proyecto con un puente de carriles de diseo. Beneficios sobre la red vial: Tambin podemos destacar algunos puntos sobre la va que por ende incluye el proyecto del puente que es un complemento de la red vial. Menor tiempo de transporte de productos agropecuarios hacia los mercados. Reducir los costos de transporte de productos e insumos para la actividad agrcola. Reducir el riesgo de accidentes y menores gastos de transporte de personas. Brindar adecuado acceso vial a los servicios bsicos rea De Influencia Directa de la red vial: El rea de Influencia Directa de la va es en 3 distritos: Tiquillaca, Vilque y Maazo de la provincia de Puno, departamento de Puno, los cuales cubren una superficie de 6522.30 m2 aproximadamente. Adicionalmente, dentro del mbito de cada distrito se ha identificado centros poblados y comunidades que se ubican a lo largo de la carretera y/o confluyen en ella, a travs de la red de caminos vecinales y de herradura y que se beneficiarn por el establecimiento de una conexin vial rpida y segura que permita integrar los mercados de la sierra con los mercados interregionalesrea de influencia indirecta de la red vial: Para efectos de la determinacin del rea de Influencia Indirecta del proyecto se tiene en cuenta los distritos y/o centros poblados del rea circundante que cuentan con otra va alterna a la carretera en estudio, los que pueden considerar la conveniencia o no de concurrir a la carretera en proyecto de mejoramiento, considerando las ventajas que ofrecer una carretera con mejores caractersticas tcnicas y superficie de rodadura; por lo que se asume que con el mejoramiento previsto; estos pueblos se vern beneficiados, ante la posibilidad de disponer de otra ruta de acceso en mejores condiciones de transitabilidad. El estado actual El puente que se encuentra tiene las siguientes caractersticas: Es puente tipo viga losa Tiene diafragmas Barandas metlicas. Solo presenta un solo carrilLa plataforma del puente actual es de un solo carril de diseo, con la inspeccin visual se vio que tiene figuracin verticalesIMAGEN 3: Estado actual del puente Vilque


CAPTULO III: ESTUDIO BASICOS DE INGENIERIA

3. ESTUDIO BASICOS DE INGENIERIA3.1 ESTUDIOS TOPOGRAFICOS3.1.1 DESCRIPCIN TOPOGRFICAPara llegar al Puente Vilque, se tiene la carretera que comprende el tramo EMP. PE-3S (PUNO) - VILQUE MAAZO EMP. PE-34A (HUATAQUITA), cuya carretera actualmente est asfaltada.El tramo de la carretera actual comienza en el Km. 0+000, en la interseccin con el km 1356+760 de la ruta PE-3S (tramo Juliaca Puno) con cota 4032.67 m.s.n.m; jurisdiccin del centro poblado Alto Puno. Aqu comienza un ascenso en forma suave y sobre terreno plano, en su mayora, llegando al centro poblado Ciudad de la Humanidad ubicado en la progresiva 2+700; desde aqu se suceden ascensos y descensos sobre terrenos planos, ondulados llegando a la progresiva 20+745, punto de acceso al distrito de Tiquillaca La ruta contina en descenso suave sobre terreno plano hasta la progresiva 23+100, desde aqu hasta el distrito de Vilque, ubicado en la progresiva 30+000 el recorrido es sobre un terreno totalmente plano con la excepcin de un tramo en ascenso prximo al distrito en mencin. Para llegar al distrito de Maazo, ubicado en la progresiva 39+900, se debe recorrer mayormente terrenos planos y con ascenso suave; desde Maazo se continua en terreno plano hasta la progresiva 46+300, sitio donde se inicia, con pendientes de ascenso y descenso hasta la progresiva 51+460, sector donde se inicia tramo plano hasta la progresiva 56+108.59 que es el final de la ruta y que se ubica en el sector de Huataquita. El final de la ruta se intersecta con el km 266+577.50 de la ruta PE-34 (tramo Arequipa Juliaca) con cota 3936.643 m.s.n.m.Este puente conecta los distritos de Vilque y Maazo de la Provincia de Puno, estos tramos actualmente son carreteras asfaltadas,.El Puente Vilque se encuentra ubicado polticamente en:Regin: PunoProvincia: PunoDistritos: VilqueRo: VilqueUbicado en las siguientes coordenadas: Este: 364216Norte: 8256273Altitud: 3874 msnm3.1.2 UBICACIN DEL PUENTE VILQUEIMAGEN 4: Ubicacin geogrfica del puentePUNO

PUENTE VILQUE


3.1.3 ASPECTO GEOGRFICOLa ubicacin de la zona del Puente Vilque, presenta una topografa plana. La precipitacin pluvial es algo uniforme en su variacin, hay presencia de corriente de vientos fuertes en los meses de Julio- Setiembre. La zona corresponde a una topografa plana ondulada, as mismo la zona est cubierta por el mismo tipo de vegetacin.

3.1.3.1 TRABAJOS DE CAMPODescripcin GeneralEn los trabajos de campo se ha realizado el levantamiento topogrfico para conocer el relieve del terreno en la zona del proyecto y determinar la localizacin del puente.

Trabajos TopogrficosSe ha utilizado personal, materiales, equipos y herramientas para los trabajos topogrficos como son:

Personal Topgrafo 01 Oficial 02 Peones 03Los equipos utilizados son. Estacin Total Dos prismas Wincha metlica Brjula GPSMateriales Usados en el Trabajo Clavos de 2, Estacas metlicas Herramientas manuales y otros3.1.3.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO DEL PUENTEEl levantamiento Topogrfico se ejecut mediante el empleo del mtodo de triangulacin, que cubre toda la zona en estudio. Se ubic el B.M., Bench Mark en el Lado Izquierdo del cauce.Se ha efectuado los levantamientos aguas arriba 200m y aguas abajo 200m, para determinar el perfil y ancho del cauce del ro Vilque.

3.1.3.3 TRABAJOS DE GABINETEEn base a la informacin de trabajos de campo, se ha procedido en gabinete a descargar informacin.Se ha utilizado software Autocad Land y se determin las coordenadas, cotas, distancias y las observaciones, para proceder a la elaboracin de los Planos.

Materiales usados en Gabinete Computadora Utiles de escritorio Papel, escalmetro, etc.3.1.3.4 LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO CON ESTACIN TOTAL.TABLA 1: Coordenadas de estacin totalPUNTONORTEESTEALTURA

168256165.553364258.6093876.479

178256169.653364254.3683876.408

188256165.074364256.7483876.418

198256124.787364402.9373877.021

208256115.648364409.9513877.137

218256114.694364412.2783875.887

228256097.419364404.6433875.984

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2558256467.151364332.1053876.317

2568256461.037364336.4443876.713

2578256463.528364334.3753876.327

2588256457.731364338.4173876.864

2598256454.186364340.6373876.717

2608256450.094364342.6903876.212

2618256490.580364414.9523876.069

2628256496.720364412.3113876.478

2638256500.722364410.8053876.568

2648256504.045364408.6793876.448

2658256506.949364406.7093876.051

2668256534.172364474.2623876.502

2678256538.372364472.0113876.331

2688256542.072364469.7953876.161

2698256544.839364467.9703875.782

2708256551.411364463.3273875.915

2718256564.961364501.8573876.084

2728256567.885364499.9783875.600

2738256576.735364494.0033875.816

2748256592.051364548.8873876.492

2758256596.964364546.9333876.396

2768256600.176364544.2763876.161

2778256602.135364542.3373876.006

2788256609.560364580.0543876.188

2798256616.696364574.6823876.593

2808256621.984364573.0373876.478

2818256624.995364570.2173876.340

2828256627.211364568.4773876.173

2838256642.470364612.5073876.149

2848256649.760364604.9743876.630

2858256652.585364601.8583876.638

2868256655.702364599.3093876.530

2878256658.081364596.8743876.195

2888256689.506364644.7683876.312

2898256691.528364642.8143876.521

2908256694.660364640.0143876.640

2918256697.775364637.3153876.557

2928256699.805364635.1683876.202

2938256730.306364680.7763876.024

2948256732.711364678.3823876.481

2958256738.021364677.2813876.606

2968256741.056364674.5443876.482

2978256743.213364672.4303875.909

2988256747.594364685.5403876.622

2998256768.791364703.5483876.569

3008256778.034364711.3553876.571

3018256581.198364569.0733875.931

3028256506.550364491.2973875.817

3038256367.570364375.9223875.523

3048256308.813364301.9143875.674

3058256177.971364164.9053875.959

3068256206.898364167.2583876.528

3078256227.456364181.9913876.454

3088256210.020364200.7173876.330

3098256222.704364213.7273876.270

3108256251.323364188.2983876.530

3118256266.465364189.7093876.865

3128256272.861364189.9233876.620

3138256276.158364192.5753875.255

3148256278.146364193.8553873.565

3158256270.100364199.0473875.522

3168256270.052364200.7293874.095

3178256268.259364196.3043877.292

3188256264.256364205.4443875.400

3198256261.780364212.6693874.105

3208256259.482364212.5023875.642

3218256257.086364218.6813874.096

3228256254.412364217.4313875.814

3238256257.121364208.1053877.134

3248256260.637364199.6393877.081

3258256234.630364242.0253874.579

3268256233.606364241.0083875.498

3278256223.835364235.3093875.881

3288256209.353364266.2443874.477

3298256200.851364277.8893874.248

3308256199.356364277.6053875.824

3318256193.273364272.4673875.856

3328256209.740364259.4303875.977

3338256200.051364251.9813876.046

3348256193.467364294.4273874.281

3358256190.857364295.6373875.704

3368256181.969364290.0103875.617

3378256186.294364319.4093874.257

3388256185.385364318.6483875.503

3398256175.222364313.1713875.438

3408256181.118364341.7113874.315

3418256177.771364340.7583875.439

3428256167.387364333.3173875.555

3438256169.524364372.5993873.842

3448256168.399364371.8013875.005

3458256160.875364367.9613875.057

3468256160.544364400.6193873.497

3478256159.564364399.8643874.907

3488256150.360364394.8643874.857

3498256156.324364421.5213873.510

3508256155.195364420.7073874.888

3518256150.488364443.6953873.531

3528256149.046364442.8553874.868

3538256140.380364440.7973874.784

3548256146.944364461.9833873.564

3558256145.450364461.2463874.741

3568256137.583364458.0323874.693

3578256153.909364472.6193873.301

3588256215.867364474.8213874.828

3598256206.513364473.6403873.677

3608256220.262364442.4033875.048

3618256233.843364446.5863875.261

3628256221.300364395.6403874.918

3638256234.869364396.6433874.972

3648256218.141364388.8023873.602

3658256215.596364364.7583873.721

3668256227.120364367.2023874.982

3678256234.711364363.5503875.348

3688256244.605364329.1883874.071

3698256246.096364329.4873875.008

3708256255.506364329.0633875.385

3718256246.043364265.2283874.356

3728256306.388364205.4903874.631

3738256319.576364207.4393875.944

3748256326.436364209.1493876.808

3758256314.543364232.8263876.834

3768256316.997364241.2363876.371

3778256302.786364249.6913876.180

3788256309.612364248.5063876.389

3798256293.917364246.4253874.904

3808256280.829364257.4903874.561

3818256291.630364272.0663875.660

3828256297.463364285.8053875.586

3838256248.513364326.6643873.633

3848256251.591364329.0743875.092

3858256265.075364336.6253875.495

3868256229.372364367.9363874.233

3878256235.143364369.3713875.066

3888256246.298364376.2413875.505

3898256220.114364401.4243874.134

3908256226.619364405.1863875.202

3918256239.290364408.8733875.189

3928256209.904364438.3163873.822

3938256223.361364440.3113874.942

3948256236.611364446.9423875.169

3958256196.039364375.6903873.579

3968256204.731364338.9553873.388

3978256210.330364321.0053873.649

3988256227.689364279.1963873.772

3998256238.561364260.0073873.931

4008256256.947364232.9153874.003

4018256270.482364218.9003874.226

4028256281.552364198.2553874.002

4038256231.331364237.9723875.117

4048256282.606364190.4623874.310

4058256282.765364190.8233873.588

FUENTE: Elaboracin Propia.

Definicin del eje del PuenteLuego de la descripcin topogrfica de la zona, para la localizacin del eje del puente proyectado, la propuesta es la siguiente: ver plano de detalle topogrficoDe la proyeccin de la entrada y salida del puente proyectado, manteniendo perpendicularmente al cauce del ro, se tiene una longitud de 48m. As mismo cabe indicar que hidrulicamente en la definicin del eje, tanto aguas arriba y aguas abajo no se provocan erosiones en los mrgenes. 3.1.4 OBJETIVOS DE ESTUDIOEl presente estudio, en el captulo de Hidrologa y Drenaje, persigue alcanzar los siguientes objetivos:Evaluar desde el punto de vista hidrolgico e hidrulico, las estructuras del Puente Vilque.Evaluar las caractersticas hidrolgicas y geomorfolgicas de la cuenca que vierte las aguas del ro Vilque, hasta el punto de inters.Proponer las diversas obras que requieran ser proyectadas de acuerdo a la evaluacin de las estructuras existentes y a la exigencia hidrolgica e hidrodinmica del rea del Proyecto Vial con la finalidad de garantizar su estabilidad y permanencia. 3.1.5 UBICACIN DEL PROYECTOEl presente documento es el informe final del estudio de hidrologa y drenaje (IF) a nivel definitivo para la Rehabilitacin y Mejoramiento de la Carretera PE-3S (Puno)-Vilque-Maazo-PE-34A (Huataquita), que esta ubicado polticamente entre las provincias de Puno y Juliaca del departamento de Puno, geogrficamente se encuentra entre las coordenadas UTM: (389384-E, 8251173-N) y (353405-E, 8267542-N).El tramo del puente motivo del presente estudio, se encuentra ubicado en el departamento de Puno, Provincia del Puno, Distrito de Vilque, que se encuentra ubicado polticamente entre las provincias de Puno y Juliaca del departamento de Puno, geogrficamente se encuentra entre las coordenadas UTM: (389384-E, 8251173-N) y (353405-E, 8267542-N).estando a una cota aproximadamente de 3858msnm.

3.1.6 ESTUDIOS EXISTENTESSe ha revisado la informacin existente referente a estudios elaborados con anterioridad en la zona, que de alguna manera contienen informacin referente al captulo de Hidrologa y Drenaje del tramo de estudio, habindose revisado los siguientes expedientes:Rehabilitacin y Mejoramiento de la Carretera PE-3S (Puno)-Vilque-Maazo-PE-34A (Huataquita) en 2010.Estudio de la Cuenca del Rio Ilpa-manejo de cuencas Autoridad Nacional del Agua 1980.Diseo Del Puente Ilave Zona Lago Por El Mtodo Directo Basado En Desplazamientos (Ddbd) realizado por: Bach. Yhony Quenallata para optar el ttulo de Ingeniero Civil en 2012 3.2 ESTUDIOS HIDROLOGICOS3.2.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO3.2.1.1 HIDROGRAFAEl rio objetivo de este estudio es el rio Vilque del distrito del mismo nombre cuya aguas alimentan al rio Ilpa, Los ros tributarios del rio llpa se originan en la parte alta de la cuenca, siendo los ms importantes los siguientes:El rio Vilque tiene sus nacientes en la laguna Pu|ulaya y en el cerro Ichocollo, pasando cerca del poblado Vilque en direccion SO-NE, recepcionando como afluentes por su margen izquierda al Quipache y al rio Vizcachani frente al cerro Escalera, a partir de donde se denomina Liungo.El ro Yanarico tiene sus nacientes en el Cerro Coalla que teniendo un recorrido casi paralelo al Conaviri, siguiendo sus cursos en direccin O-NE, ambos ros se unen cerca de la Central de la SAIS Yanarico para formar el rio Pongone.El rio Conaviri, que tiene sus nacientes en los cerros Yanasalla y Sayhuani, teniendo como afluente por la margen derecha el rio Blanco que tiene agua permanente durante todo el ao.El rio Quipache se origina en el cerro Pucara -pasando por Manazo , siguiendo su curso en direccion O-NE; desemboca sobre la margen izquierda del rio Vilque.El rio Vizcachani nace en las pampas de Ccere, 6 Km. aguas bajo de Maazo, tiene un recorrido O-NE y desemboca sobre la margen izquierda del rio Vilque.El rio Pongone se forma a partir de la confluencia de los rios Yanarico y Conaviri, uniendose al rio Liungo aguas abajo de la Laguna Umayo.El rio Liungo desemboca un brazo a la laguna Umayo y otro se va a unir al Pongone para conformar el rio llpa. El Liungo constituye el desague natural de la referida laguna.El rio llpa formado a partir del Pongone y el Liungo en la zona de Chalcamayo, tiene un recorrido sinuoso NO-E debido a la poca pendiente del tramo, antes de desembocar en el Logo Titicaca.El rio Challamayo se origina en las alturas de los distritos de Vilque y Tiquillaca, siendo su curso en direccin Sur a Norte variando hacia el Este en la pampa de Huatara desembocando en la Laguna Umayo.La mayora de los ros transportan las aguas provenientes de las precipitaciones de la poca de verano, permaneciendo secos a partir del mes de Julio hasta el inicio de la temporada de lluvias. Son una excepcin los ros Conaviri y Blanco que discurren sus aguas en forma permanente durante todo el ao, reduciendo sus caudales en pocas de estiaje, los mismos que son captados con fines de riego.Las pendientes de los rios mencionados son fuertes en sus tramos iniciales, debido al relieve topogrfico en el que se desarrollan, hacindose suave (0.065%) y mnimas en las planicies, provocando el desbordamiento de los ros que ocasionan inundaciones a los cultivos y pastos naturales aledanos a dichos cursos dando lugar a problemas de mal drenaje en Atuncollo y BuenavistaLa zona objeto del presente estudio dentro de la micro regin Puno, est constituida en la Sub cuenca Vilque, que pertenecen a la cuenca del ro Ilpa.La sub cuenca de Vilque, abarca polticamente el distrito de Vilque que pertenece a la provincia y Departamento de Puno, cubriendo una superficie de 213.86 Km2. Con una descarga media anual estimada de 14.29 m3/seg.

3.2.1.2 CLIMA Y PRECIPITACINPor su situacin geogrfica, el clima durante todo el ao es propio del altiplano, frgido, seco y templado, estas condiciones especiales se presentan durante todo el ao, por la presencia del Lago Titicaca, teniendo ligeras variaciones de acuerdo a cada estacin. Su temperatura promedio flucta entre los 8 C y 15 C, la precipitacin anual promedio, segn la estacin meteorolgica es del orden de 166.42 mm.

3.2.1.3 VEGETACINLa vegetacin natural as como los cultivos varan con la altitud y el clima; la vegetacin natural est constituida por especies arbustivas xerofticas, pastos naturales, ichu, rboles colli, eucalipto. Mientras que los cultivos lo constituyen especies vegetales tales como: papa, quinua, oca, y algunos cereales.

3.2.1.4 RELIEVEEl relieve se caracteriza por ofrecer una configuracin topogrfica suave y llana, donde forman meandros, provocando en este sector el desbordamiento del ro Vilque que ocasionan inundaciones a los cultivos y pastos naturales aledaos, dando lugar a problemas de mal drenaje. Segn se vio por las huellas dejadas.3.2.2 CARACTERISTICAS FISICAS Y MORFOLOGICAS DE LA CUENCA Son parmetros que cuantifican la configuracin fsica y morfolgica de la cuenca; en seguida se detallan los parmetros considerados para este anlisis.

3.2.2.1 SUPERFICIE DE LA CUENCASe refiere al rea proyectada sobre un plano horizontal, medida dentro de los lmites de la cuenca siguiendo la lnea de divortium acuarum.S = 213.86 Km2 Obtenido del Estudio Rehabilitacin y Mejoramiento de la Carretera PE-3S (Puno)-Vilque-Maazo-PE-34A (Huataquita);Provias descentralizado Puno 2010.3.2.2.2 PERIMETRO DE LA CUENCAEs el contorno que delimita el rea de la cuenca, igual a la longitud de la lnea de divortium acuarum.

3.2.2.3 INDICE DE COMPASIDAD O DE GRAVELIUSCoeficiente adimensional que nos da una idea de la forma de la cuenca. Si Ic = 1, la cuenca ser de forma circular. En general Ic es mayor que 1.

P = Permetro de la cuenca en Km.S = Superficie de la cuenca en Km

3.2.2.4 PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCAInfluye en el tiempo de concentracin de las aguas en un determinado punto del cauce. El valor adoptado de 8.11 % resulta como el promedio de haber utilizado los siguientes criterios:CRITERIO DE JUSTIN

Sc=0.01= 1.00%Dnde:Cmax = Cota del punto ms alto = 4575 msnm Cmin = Cota del punto ms bajo = 4285 msnm

3.2.3 ANLISIS HIDROLGICO 3.2.3.1 INFORMACIN BSICALa informacin bsica que se ha utilizado para la elaboracin del anlisis hidrolgico es la siguiente:

3.2.3.2 INFORMACIN CARTOGRFICASe dispuso de la siguiente informacin cartogrfica, proveniente del Instituto Geogrfico Nacional (IGN).Descripcin EscalaMapa fsico poltico del Per1 / 1 000 000Mapa vial del Per1 / 2 000 000Mapa departamental de Puno1 / 1 000 000Cartas nacionales, 32-v y 31-v.1 / 100 000

3.2.3.3 INFORMACIN PLUVIOMTRICASe refiere a precipitaciones mximas en 24 horas registradas en las estaciones pluviomtricas cercanas a la zona de estudio, habindose utilizado la siguiente informacin:La informacin Pluviomtrica obtenida del Estudio Rehabilitacin y Mejoramiento de la Carretera PE-3S (Puno)-Vilque-Maazo-PE-34A (Huataquita); Provias descentralizado Puno 2010. Se usa la serie anual de las precipitaciones mximas en 24 horas desde el ao 1992 hasta el ao 2008 de las estaciones de Puno (1), Maazo (2), Cabanillas (3).La ubicacin y caractersticas de las estaciones pluviomtricas localizadas en la zona de estudio o cercanas a ella se presentan a continuacin en la Tabla N01 TABLA 2: Estacin Pluviometricas.

FUENTE: SENAMHI.

En las tablas N 03, 04, 05, se presentan la serie de precipitaciones mximas en 24 horas.TABLA 3: Precipitacin en Estacion Pluviomtrica de Puno

FUENTE: SENAMHI

TABLA 4: Precipitaciones en Estacin Pluviomtrica de Maazo

FUENTE: SENAMHI

TABLA 5: Precipitaciones en Estacin Pluviomtrica de Cabanillas.

FUENTE: SENAMHI

ANALISIS DE DATOS DE PRECIPITACIONES FALTANTESEs frecuente que en un registro de precipitacin falten datos de un cierto periodo debido a la ausencia del operador o fallas del aparato registrador, en estos casos se puede estimar los datos faltantes se tienen registros simultneos de algunas estaciones situadas cerca de la estacin en cuestin y uniformemente repartidas.En las que muchas estaciones de precipitacin tienen datos incompletos en sus registros.Para completar estos datos faltantes se tiene varios mtodos como: Mtodo de U.S. Weather Bureau Mtodo de los Promedios Mtodo de las razones Normales (recta de regresin)En general, se puede utilizar la siguiente formula, para completar dichos datos faltantes, siempre y cuando se conozcan datos durante ese periodo en otras estaciones pluviomtricas.

Donde:N: Nmero de estaciones auxiliaresPx: precipitacin de la estacin x durante el periodo de tiempo por completarP1 a Pn: Precipitaciones de las estaciones 1 a n durante el periodo de tiempo por completar Nx: Precipitacin media anual de la estacin xN1 a Nn: precipitacin media anual de las estaciones 1 a nEn este caso se aplica el mtodo de las razones normales; que consiste en completar la informacin faltante en contar al menos con una estacin ms cercana a la estacin del problema, adems las estaciones deben tener un parecido al valor de los datos de registro. De todas estas estaciones se buscan unas que tengan alguna similitud con la estacin incompleta, de ah surge el coeficiente de correlacin (r).Para obtener resultados confiables, es recomendable que el nmero de estaciones auxiliares n sea como mnimo tres (03).

TABLA 6: Correccin de precipitaciones faltantes en Estacin Pluviomtrica de Puno.

FUENTE: Elaboracin Propia

TABLA 7: Correccin de precipitaciones faltantes en Estacin Pluviomtrica de Maazo


TABLA 8: Correccin de precipitaciones faltantes en Estacione Pluviomtrica de Cabanillas


ANLISIS DE MXIMAS AVENIDASA continuacin se muestra el cuadro de resumen de precipitaciones mximas en 24 horas desde los aos 1990-2008 de las nueve estaciones meteorolgicas:PRECIPITACIONES MAXIMAS EN 24 HORASTABLA 9: Precipitaciones mximas en 24 horas en las estaciones.REGISTROS HISTORICOS DE PRECIPITACION MAXIMA DIARIA REGIONALIZADA (mm)

AOS DE REGISTROESTACIONESREGIONALIZADA

PUNOMAAZOCABANILLAS

19903131

199120.220.2

199235.826.8721.235.8

199346.132.2053.453.4

199429.949.0054.654.6

19952930.9015.530.9

199636.953.0042.753

199732.429.1044.644.6

199842.943.8039.243.8

199938.231.9034.938.2

200031.624.6031.631.6

200139.454.0044.254

200236.130.1030.536.1

200335.624.1042.342.3

200430.424.3029.630.4

200530.145.106666

200640.939.9035.240.9

200767.229.2046.467.2

200838.523.8744.144.1

FUENTE: Elaboracin Propia3.2.3.4 INFORMACIN HIDROMTRICASe ha identificado que la Sub cuenca del ro Vilque no cuenta con una estacin de aforo o medicin de caudales, referente a niveles medios, dicha informacin ha sido proporcionada por el Autoridad Nacional del Agua (ANA) y servir como referencia de los tirantes calculados mediante el modelamiento hidrulico.TABLA 10: Precipitaciones mximas en 24 horas en las estaciones para el rio Vilque

FUENTE: Autoridad Nacional de Agua-estudio de la cuenca del rio Illpa tomo I diagnstico de la cuenca; puno-cuadro c-11 caudales generados por el rio vilque.

ANALISIS DE CONSISTENCIA DE INFORMACINEl anlisis de consistencia permite detectar los errores sistemticos, la serie analizada debe ser representativa y homognea, cuanto ms larga sea la serie mejor ser la estimacin de los valores que interviene en el diseo de obras hidrulicas y de ingeniera, para la presente se realiz el anlisis visual de hidrogramas y doble masa.

3.2.3.5 ANALISIS VISUAL DE HIDROGRAMASEn este anlisis los datos de precipitacin mxima anual se plotean en coordenadas cartesianas, en el eje de las abcisas se plotean los aos y en el eje de las ordenadas las respectivas precipitaciones y este anlisis permite observar la distribucin de la precipitacin al tiempo y ver periodos dudosos o aceptables dndonos una aproximacin de la consistencia.Las series histricas de la precipitacin mxima en 24 hras. (anual), utilizadas para el anlisis correspondiente pertenecen a las estaciones pluviomtricas de : Puno (1), Maazo (2), Cabanillas (3), las que se muestran en los cuadros siguientes con su correspondiente anlisis visual de hidrogramas, las series de las precipitaciones mximas de las estaciones antes mencionadas. HIDROGRAMA DE PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS-ESTACION PUNOGRAFICO 1: Hidrograma de precipitacin mxima en 24hrs- Estacin Puno

FUENTE: Elaboracin propia.HIDROGRAMA DE PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS-ESTACION MAAZOGRAFICO 2: Hidrograma de precipitacin mxima en 24hrs Estacin Maazo

FUENTE: Elaboracin propia.HIDROGRAMA DE PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS-ESTACION CABANILLASGRAFICO 3: Hidrograma de precipitacin mxima en 24hrs Estacin Cabanillas

FUENTE: Elaboracin propia.3.2.4 HIDROLOGA ESTADISTICAEl anlisis de frecuencias referido a precipitaciones mximas diarias, tiene la finalidad de estimar precipitaciones mximas para diferentes periodos de retorno, mediante la aplicacin de modelos probabilsticos, los cuales pueden ser discretos o contnuos, cuya estimacin de parmetros se ha realizado mediante el mtodo de momentos.Los mtodos probabilsticos que mejor ajustan a valores extremos mximos, utilizados en la formulacin del presente estudio son: Distribucin Log Normal Distribucin Valor extremo Tipo I o Ley de Gumbel Distribucin Log Pearson Tipo III3.2.4.1 DISTRIBUCION DE VALOR EXTREMO TIPO I (LEY DE GUMBEL)Mediante el ajuste a una distribucin de un conjunto de datos hidrolgicos (en este caso las Intensidades de tormentas), una gran cantidad de informacin puede resumirse en la funcin y en sus parmetros para determinar un valor de probabilidad de la variable aleatoria.Considerando que los valores extremos son cantidades mximas o mnimas seleccionadas de una base de datos, que conforman un conjunto de valores extremos los que pueden analizarse estadsticamente; en el caso de los fenmenos hidrolgicos, la distribucin que ms se ajusta al fenmeno es la del Tipo I (Ley de Gumbel), el cual esta expresado por las siguientes ecuaciones:

dnde:KT = Factor de frecuencia Xi = Media de las IntensidadesS = Desviacin Estndar de la IntensidadesT = Periodo de RetornoCuyos parmetros se definen con las relaciones:

= parmetro de escala (0 p), hay pandeo local para determinar si la seccin resiste al pandeo lateral la relacin b/t, tiene que tener las siguientes condiciones mostradas en la Tabla 56:

TABLA 56: Relacin lmite entre Base-espesor para Vigas de cero

SECCIONES COMPACTAS, NO COMPACTAS Y ESBELTASUna seccin compacta es cuando las alas estn unidas al alma de forma continua, que sea capaz de desarrollar una distribucin total de esfuerzos plsticos antes de pandearse y cuando todas las relaciones de (ancho/ espesor) son menores a p. Las secciones no compactas son aquellas en las que el esfuerzo de fluencia alcanza a ciertos elementos a compresin antes de que ocurra el pandeo, es decir que si uno o mas elementos tienen la relacin (ancho/ espesor) mayor a p pero menor a r son secciones no compactas. En este caso pueden fluir algunas secciones pero no se desarrolla el momento plstico total (no puede fluir la seccin completa), por tanto la seccin falla por fluencia y no por pandeo local.Las secciones de elementos esbeltos son aquellos que tienen uno o ms de sus elementos la relacin (ancho/ espesor) mayor que r. En este caso no fluye ninguna seccin.En resumen hay pandeo local:Si < p la seccin es COMPACTA (Flexin-Vigas)Si < < p la seccin es NO COMPACTA (Compresin-Columnas)Si > p la seccin es ESBELTA

5.3.8. FLEXO-COMPRESINELEMENTOS SUJETOS A FLEXION Y COMPRESION COMBINADASLas columnas que son parte de una estructura de acero, soportan en la mayora de las veces, momentos flexionantes, adems de sus cargas usuales de compresin. El montaje de los elementos estructurales es impreciso, porque las cargas axiales no se encuentran exactamente sobre las columnas, esto debido a que los elementos estructurales no permanecen estacionarias, en adicin a la carga axial, deben soportar cargas laterales y transmitir momentos entre sus extremos quedando sometidos a esfuerzos combinados debidos a carga axial y a momentos.Para estructuras aporticadas, donde la columna es parte del prtico la solucin ideal es analizar toda la estructura, pero se analiza segn el mtodo tradicional que consiste en aislar el miembro individual como base para el diseo, como se muestra en la Imagen 41.IMAGEN 40: Flexo compresin de una seccin de forma I, a) Simple curvatura, b) Doble curvatura

Un elemento estructural para carga que induce tanto flexin como compresin axial, debe tener en cuenta no solamente los esfuerzos primarios debidos a la carga combinada sino tambin los efectos secundarios denominados efectos P-delta, que son el resultado de:1) Incremento de los momentos de flexin ocasionados por el pandeo del elemento que crea una excentricidad de la carga de compresin axial con respecto al eje neutro.2) Los momentos secundarios producidos en un elemento en un prtico rgido debido al desplazamiento lateral del prtico que crea una excentricidad de la carga de compresin axial con respecto al eje neutro.

DISEO MEDIANTE FRMULAS DE INTERACCINLas especificaciones LRFD presenta dos ecuaciones de interaccin para determinar la resistencia de un elemento sometido a flexin y compresin axial combinadas. La ecuacin a usarse para el diseo depende de la relacin entre la resistencia a compresin necesaria Pu, para resistir la carga mayorada y la resistencia nominal a compresin Pn, de la siguiente expresin:

Donde: = c = Coeficiente de resistencia para la compresin = 0.85x, y = Ejes de flexin con respecto a los cuales se aplica un momentoMu = Resistencia necesaria a la flexin para resistir la carga mayorada.Mn = Resistencia nominal a la flexinb = Coeficiente de resistencia a la flexin = 0.9Los momentos pueden determinarse para un miembro en un prtico rgido mediante anlisis de primer y segundo orden.Anlisis de primer orden es cuando una columna como se observa en la Imagen 42, suponiendo que esta arriostrada contra el ladeo, pero se flexiona lateralmente una cantidad como se muestra, esto generar un momento secundario Pu, donde las especificaciones del LRFD indican que el momento M1 es igual al momento debido a cargas por gravedad Mnt mas el momento debido al momento secundario Pu.Para hallar la suma de los dos valores el LRFD asigna un factor de amplificacin B1 1.0 que estima el efecto de Pu para que una columna este o no soportado en el marco contra el ladeo, el valor de B1 se debe multiplicarse por MntIMAGEN 41: Columna arriostrada contra ladeo

Anlisis de segundo orden1 es cuando los extremos de la columna pueden moverse lateralmente entre si como se observa en la Imagen 43, desplazndose una cantidad y apareciendo momentos secundarios adicionales Pu y Mlt. El momento M2 es igual a la suma de estos momentos y al igual que el anlisis de primer orden el LRFD asigna un factor de amplificacin B1 1.0 que estima el efecto de Pu para que una columna este o no soportado en el marco contra el ladeo, el valor de B1 se debe multiplicarse por Mlt.IMAGEN 42: Columna no arriostrada

La resistencia Mu debe determinarse considerando los momentos secundarios y para un miembro en un prtico rgido mediante un anlisis de segundo orden es:Mu = B1Mnt + B2MltCuando el momento mximo en cualquiera de los extremos es B1 = 1.0, es decir que no hay momento mayor que en los extremos en toda la longitud de la columna , de otra manera se tiene la siguiente expresin para determinar el valor de B1:

Entonces,

Donde:Pu = Resistencia axial que necesita la columnaPe = Resistencia al pandeo de Euler2La frmula para B2 proporcionada por el LRFD, propone que se pueden usar cualquiera de las dos expresiones siguientes:

Donde:Pu = Resistencia axial necesaria por todas las columnas de un piso.oh = Deflexin de traslacin del piso en consideracin (oh/L = indice de ladeo).H = Suma de todas las fuerzas horizontales del piso que produce oh.L = Altura del piso.Para los miembros en compresin restringidos en prticos arriostrados contra traslacin de las uniones y no sometidos a carga transversal entre sus apoyos en el plano de flexin.

Donde M1/M2 es la relacin entre el momento menor y el mayor en los extremos sin soporte lateral en el plano de flexin que se est considerando.La relacin es negativa si los momentos generan curva simple en el elemento y positiva si generan curvatura doble.Segn las especificaciones del LRFD el valor del factor de reduccin para elementos con extremo restringido es Cm = 0.85 y para elementos con extremo no restringido Cm = 1.0.

5.4. GENERALIDADES DE LOS PUENTESTIPOS DE PUENTES SEGN SU LUZ LIBREHay diferentes tipos de puentes y se pueden clasificar por las siguientes caractersticas:Por el material de la superestructura. De concreto armado. De concreto preesforzado. De acero. De seccin compuesta.Por la forma de la superestructura. Losa Maciza. Losa Aligerada. Vigas T. Vigas I. Vigas Cajn. En arco. Colgante. Atirantado. Reticulado. Prticos.Por su trazo geomtrico. Recto. Esviado. Curvo.Segn el tipo de vida til. Provisionales. Definitivos.Segn el tipo de apoyo. Isostticos. Simplemente apoyados. Cantiliver o Gerber. Hiperestticos. Contnuo. Prtico o marco.Por el proceso constructivo. Vaciado In- situ. Prefabricados. Compuestos. Por dovelas. Por voladizos sucesivos.Por el tipo de cimentaciones. Con caissones. Con Pilotaje. Con cmaras de anclaje. Con cimentacin aligerada.A continuacin se muestra un cuadro referencial para seleccionar la tipologa adecuada segn la luz libre del puente:TABLA 57: Tipos de puentes segn su luz libre (Ral Morales- Sapallanay)LONGITUD DE LA LUZ PRINCIPAL (m)

6152030508015020050080012001500

COLGANTES

Simples y Mltiples

ATIRANTADOS

Conc. Acero

PUENTES EN ARCO

Conc. Acero Atirant.

PTES. RETICULADOS DE ACERO

Isostticos, Continuo, Altura variable

SECCIN COMPUESTA

De Concr. y Acero

VIGAS CAJN PREESF.

Inercia Constante, Inercia Var.

VIGAS PREESF.

Sec. Doble T Prefab.

VIGAS CONC. REF.

Isostticas y Cont.

PUENTES LOSA

Maciza, Nervada, Alig.

CLASIFICACIN DE SUPERESTRUCTURAS DE PUENTES.El tipo de seccin transversal a adoptar en cada caso, tambin es funcin de una gran cantid

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