Infraestructura

Infraestructura

DESAFÍOS DE LA INGENIERÍA

MEGAPUENTES DEL METRO DE LIMA A

poco más de medio año que se iniciara la construcción de los puentes Huáscar y Rímac, la imponencia de estas obras en la ciudad ya se puede apreciar, no solo por las primeras columnas de fierro y concreto de 30 m, sino también por las enormes grúas utilizadas para edificarlas. Los trabajos para concretar ambas estructuras se efectúan en la parte seca del río Rímac, a la altura de la Vía de Evitamiento, en cuya zona también se efectuarán dos viaductos del proyecto Vía Parque Rímac a cargo de la Constructora OAS. El Consorcio Metro de Lima ha hecho todas las coordinaciones para que ambos proyectos no inter-

40

CONSTRUCTIVO

CONSTRUCTIVO

Los puentes Huáscar de 270 m de longitud y Rímac de 240 m

de largo, cruzarán la Vía de Evitamiento y el río hablador con la

finalidad de facilitar el recorrido del Metro de Lima. Ambas obras,

ejecutadas bajo el sistema de dovelas sucesivas, que evita el cierre de vías y el trabajo en pleno río, pertenecen al Tramo 2 de la Línea 1 del mencionado proyecto. fieran entre sí. Hasta el momento se han realizado perforaciones en el suelo del río hasta una profundidad de 35 m en donde se han colocado varios pilotes que servirán de base a 17 columnas, de unas 30 Tn cada una, que soportarán el peso de ambos puentes. De igual modo, se ha iniciado la colocación de la infraestructura horizontal en los puentes, conocida

como encofrados de dovela. Estos encofrados se llenarán de concreto en la misma parte superior del puente gracias a un sistema de rieles de carro de arrastre y una grúa para vaciar la mezcla. Este método constructivo permitirá la culminación de los puentes sin necesidad de interrumpir el tránsito en la Vía de Evitamiento o de trabajar en pleno cauce del río.

41

Infraestructura 1 y 2. Los puentes Huáscar y Rímac pertenecen al Tramo 2 de la Línea 1 del Metro de Lima, que abarca alrededor de 12.4 km desde la Av. Grau en el Cercado de Lima hasta la Av. Héroes del Cenepa en San Juan de Lurigancho.

Tramo 2 Los puentes Huáscar y Rímac pertenecen al Tramo 2 de la línea 1 del Metro de Lima, que abarca alrededor de 12.4 km desde la Av. Grau (estación Grau) en el Cercado de Lima hasta la Av. Héroes del Cenepa (estación Bayovar) en San Juan de Lurigancho. Detalles de los puentes Puente Huáscar El puente Huáscar es del tipo ménsula y está conformado por tres vanos de 75 m, 124 m y 75 m, dando una longitud total de 274 m. La estructura se ubica dentro del cauce y con el mismo alineamiento del eje del río. La superestructura tiene 8.60 m de ancho, que permite desarrollar las dos líneas de riel para soportar la circulación del tren en ambas direcciones. La cimentación de los pilares está conformada por zapatas apoyadas sobre pilotes debido a las grandes cargas que se transmiten. La cantidad de pilotes es de 9 y 11 pilotes en cada uno de los pilares centrales, y 4 pilotes en los pilares extremos. El diseño de las cimentaciones también contempla la construcción de un sistema de

1. 2.

enrocado para proteger la base del nuevo muro de contención que, a su vez, mantiene al puente aislado del cauce del río. • Concepción estructural. El puente propuesto para el viaducto elevado es del tipo segmental de volados sucesivos, con un alineamiento de sur a norte. Posee una altura variable de 3.07 m en

los pilares extremos y 7 m en los pilares centrales. El tablero está diseñado para ser vaciado in situ con concreto postensado. Las juntas de dilatación están localizadas al final de los soportes de los pilares en las luces cortas. El diseño conceptual de este puente segmental de volados sucesivos (Cantiléver) escogido

Avanzando la obra Walter Villavicencio, del Consorcio Metro de Lima, responsable del programa de infraestructura e ingeniero residente de estas obras, señaló que a la fecha están ejecutando los tableros. “Usaremos el sistema de dovelas sucesivas que es una tecnología nueva en Lima. La característica de este proceso constructivo es que ejecutamos desde arriba, sin necesidad de apuntalar la parte central de la losa de ambos puentes. Actualmente estamos culminando la dovela cero o de inicio y desencofrándola para luego iniciar el armado del carrito de avance.Todo esto se realiza en el pilar izquierdo. En el pilar derecho, en la dovela “0” se ha vaciado la losa inferior y los muros laterales. Esta semana vamos a proceder a vaciar la losa superior de la dovela. Todos estos trabajos pertenecen al puente sobre el río Rímac”, comentó. También se están trabajando las columnas extremas del puente Rímac. En el eje O27 se ha iniciado la construcción de la viga cajón y en el eje O24 se está culminando la tercera etapa de la columna. “Cada columna tiene 20 m de altura con cimentación profunda que consta de pilotes de 30 m de profundidad y diámetro de 1.5 m. En cada estructura central se tienen nueve pilotes de 30 m y en los extremos, cuatro pilotes de 22 a 18 m de profundidad”, afirmó.

42

El primer puente que se viene realizando es el Rímac para lo cual se han implementado dos torres grúas (una con capacidad de carga de 2.5 Tn y otra de 4 Tn) para movilizar los materiales y equipos que se necesitan en la parte superior de la losa. “En el puente Huáscar se está concluyendo el estribo izquierdo pues el derecho ya está listo. Este último tiene 25 m de altura, algo así como un edificio de cinco o seis pisos”, afirmó. La obra viene avanzando aún en épocas gran caudal pues ya estaba previsto en el planeamiento de la obra. “Para esto se han ejecutado unos diques que canalizan el río con la finalidad de evitar el ingreso de agua al área donde venimos trabajando”, manifestó el ingeniero.

CONSTRUCTIVO

para este cruce está directamente relacionado con las necesidades funcionales del mismo y los requerimientos solicitados para construirlo tratando de evitar o minimizar impactos en el cauce del río y el tráfico de la Vía de Evitamiento. El puente ha sido diseñado como una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón y vaciado in situ, que será postensada en voladizo balanceado desde los dos pilares centrales. La luz principal del puente tendrá 124 m y contará con dos luces adyacentes de 75 m de largo cada una. Contiene un total de cuatro pilares, siendo los dos pilares centrales de unión monolítica con la superestructura (empotrada), y los dos apoyos extremos restantes soportarán la viga cajón en apoyos deslizantes. Las juntas de expansión serán colocadas en los pilares extremos, constituyendo los límites del puente segmental. Esto último sugiere un método de construcción por volados sucesivos compensados, el cual consiste en construir el cajón del tablero del puente mediante dovelas o segmentos sucesivos, donde cada dovela de concreto se ejecutará en sitio mediante encofrado deslizante y soportando el peso del siguiente segmento y del encofrado. Cada voladizo es de aproximadamente 62 m de largo; por lo tanto, hay 13 m de luz posterior adyacente al último pilar (pilares 1 y 4) que no pueden ser construidas con esta técnica. Esta pequeña porción deberá construirse con apoyos temporales. En general, el proceso de construcción escogido elimina el uso de apuntalamiento temporal en la luz principal de 124 m, que resultaría dificultoso por la presencia de interferencias. Para esta fase, se han utilizado códigos que funcionan en condiciones de diseño de viento para estructuras similares, y en condiciones sísmicas en varias partes del mundo. El tablero se postensará con tendones de acero de alta resistencia que aseguren que todas las cargas durante la construcción y etapa de servicio se realicen de acuerdo con los requisitos de los criterios de diseño del proyecto. El análisis estructural, diseño y detalles tienen en cuenta el efecto de las fuerzas debidas a las etapas de construcción. La redistribución de fuerzas como resultado de la fluencia en función del tiempo y los efectos de contracción resultante de cambios en el sistema estático son debidamente evaluados de acuerdo al modelo de fluencia CEB-FIP 1990.

CONSTRUCTIVO

43

Infraestructura

Infraestructura 3, 4 y 5. El puente Huáscar pasará sobre la Vía de Evitamiento y será del tipo ménsula; estará conformado por tres vanos de 75 m, 124 m y 75 m, dando una longitud total de 274 m. La estructura se ubica dentro del cauce y con el mismo alineamiento del eje del río.

El puente tiene un total de cuatro pilares, siendo los dos centrales monolíticos con la superestructura (empotrada), y los dos apoyos extremos restantes soportarán la viga cajón en apoyos deslizantes, demarcando además los límites mediante juntas de dila- 3. tación. La subestructura del puente segmental incluye las columnas que serán de concreto reforzado y vaciadas in situ. Por otro lado, debido a la magnitud de las cargas transmitidas, las características del suelo y el relleno existente, y los factores a considerar por efectos de socavación, se ha realizado una cimentación profunda por medio de zapatas apoyadas en pilotes de gran diámetro excavados y vaciados in situ. Además de transmitir las cargas verticales vivas y muertas en el suelo, la superestructura también está diseñada para resistir las fuerzas laterales, siendo los más importantes los efectos sísmicos y los de desplazamientos causados por la fluencia, la contracción y la temperatura. El puente segmental escogido comprende también un conjunto de obras complementarias que permiten salvaguardar las estructuras de los posibles daños que generarían las avenidas extraordinarias del río Rímac. Estas obras adicionales comprenden la construcción de sistemas de protección, encauzamiento y trabajos de limpieza del cauce. • Pilares. Los pilares externos 1 y 4 son del tipo monocolumnas con dimensiones de su sección transversal de 3.20 m por 2.40 m,

44

Publicidad

4. 5.

mientras que los pilares centrales 2 y 3 son del tipo Twin Leaf que tiene la composición de dos columnas con la misma sección que las columnas extremas, con una separación de 1.60 m entre las dos secciones. El análisis

de los pilares centrales 2 y 3 se realizó empleando un modelo global en 3D en el que la altura libre de las columnas varía en 24.664 m para las pilas O15 y O18, 20.186 m para la pila O16 y 20.501 m para la pila O17.

CONSTRUCTIVO

CONSTRUCTIVO

45

Infraestructura De acuerdo con las especificaciones AASHTO LRFD para diseño sísmico Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, y contando con las condiciones del terreno reportadas en el informe de suelos, el sitio se puede clasificar como SDC C o D. En consecuencia, los principios de capacidad de diseño son seguidos y las columnas están diseñadas como rótulas plásticas para el caso de cargas sísmicas. Con el fin de lograr los niveles de ductilidad requeridos para la formación de una rótula plástica, se ha realizado el confinamiento de la columna de concreto, lo que

6.

Infraestructura se logra por medio de zunchos estrechamente espaciados en las zonas plásticas. Se debe de tener en cuenta que el acero de los pilares cumple con la norma ASTM A706. • Cimentaciones. Este puente sobre la Vía de Evitamiento está cimentado sobre pilotes perforados de 1.5 m de diámetro. Los pilares externos 1 y 4 están fundados sobre un grupo compuesto de 5 pilotes de 20 m de longitud y 5 pilotes de 31 m de longitud. Dicho grupo está conectado a través de un cabezal de pilotes de 9 m por 9 m por 3 m. El pilar interno 2 está fundado

sobre un grupo compuesto de 9 pilotes de 34 m de longitud. Dicho grupo está conectado a través de un cabezal de pilotes de 15 m por 15 m por 3 m. El pilar interno 3 está fundado sobre un grupo compuesto de 11 pilotes de 31 m de longitud. Ese grupo está conectado a través de un cabezal de pilotes rectangulares de 21 m por 10 m por 3 m, el cual queda esviado 33° con respecto al eje del puente, con la finalidad de librar la interferencia con una tubería troncal de agua. La configuración de los pilotes está diseñada para resistir los momentos de nivel de servicio, fuerzas cortantes, las cargas axiales y las demandas de fuerza inducida por el mecanismo de rótula plástica de la columna. • Construcción. La construcción del tablero se realizará con el método de voladizo equilibrado. Primero se construirá la cimentación y los pilares, incluyendo las dovelas vaciadas in situ que también servirán como segmentos de arranque de los voladizos, que serán lanzados en los dos pilares interiores.

Cada segmento típico posterior de 4 m de largo sobre el voladizo será lanzado con carro de avance desarrollado para adaptar el encofrado a la geometría del puente segmental. El carro de avance se engancha del extremo de la viga en la parte construida y, después del concretado y fraguado de la dovela correspondiente, se pondrá en marcha hacia adelante para construir el siguiente segmento.

La estabilidad del voladizo se asegura en cada etapa de la construcción mediante postensionamiento de tendones que se ubican en el ala superior de la viga. Una vez que todos los segmentos típicos del Cantiléver se construyen, las vigas voladizas serán conectadas con la dovela de cierre y, de esta forma, el tramo principal se hace continuo por medio del concretado de un segmento de cierre de 2 m de largo.

Materiales necesarios El ingeniero Villavicencio refirió que en las zapatas del puente Rímac se viene empleando 370 Tn de acero y en sus columnas, cerca de 160 Tn. “Para el caso del Huáscar se está usando un 25% más para ambos casos pues la estructura es más grande”, afirmó. Para las zapatas centrales se está empleando alrededor de 1,350 m 3 de concreto, en las laterales cerca de 650 m3 y en las columnas centrales, aproximadamente 320 m3 de mezcla. “Cuando comencemos el proceso de ejecución del tablero superior a través de las dovelas sucesivas, tendremos un rendimiento de 10 m lineales por cada siete días. La prime-

ra semana de junio debe estar concluido el puente sobre el río Rímac y en diciembre, el puente Huáscar”, informó. Cabe destacar que ambas estructuras pasarán por encima de los Viaductos 9 y 10 de Vía Parque Rímac. “La altura del puente Huáscar con respecto al río Rímac será de 27.5 m; con relación a la Vía de Evitamiento, 8 m y con proporción al Viaducto 9 del proyecto de la Municipalidad de Lima, 6.5 m. De otro lado la altura del puente Rímac desde el nivel del río será de 23.4 m”, afirmó el ingeniero, quien añadió que para hacer realidad esta parte del proyecto en el plazo previsto vienen trabajando las 24 horas del día.

Los tramos laterales de 75 m son sensiblemente más largos que la longitud del brazo en voladizo del tramo principal. Así, aproximadamente los últimos 13 m de los tramos laterales, situados cerca de los pilares externos 1 y 4, no se podrán construir mediante la técnica de voladizo. Esta parte se construirá sobre apoyos de carácter temporal. Puente Rímac Para iniciar la ejecución de esta estructura, una de las tareas preliminares que se efectuó fue el encauzamiento del río Rímac aguas arriba del puente Huáscar. Estos trabajos fueron necesarios debido a que el eje de la vía está sobre el lecho de río y tiene tal forma que uno de los ramales de agua está sobre el alineamiento propuesto. Para realizar dicho encauzamiento se ha diseñado la construcción de un dique de piedra, considerando rocas de 0.80 m de diámetro máximo, bajo

6 y 7. El Puente Rímac será del tipo ménsula y estará conformado por tres vanos de 65 m, 110 m y 65 m, dando una longitud total de 240 m, dejando libre todo el cauce del río.

7.

46

CONSTRUCTIVO

CONSTRUCTIVO

47

Infraestructura una longitud de 80 m, y en su prolongación un terraplén (encimado) conformado por material propio de la zona. Los niveles de la corona del dique (enrocado) son controlados hasta un nivel aproximado de 1.5 m por encima del nivel real del río, y el del terraplén está ubicado 1 m por encima del nivel de las plataformas de trabajo. • Defensas provisionales en el río. Además del trabajo de encauzamiento del río se ha efectuado la construcción de una defensa de roca y material propio. El enrocado de protección tendrá una longitud en planta de 134 m, aproximadamente, y se han empleado rocas de 0.60 m de diámetro en promedio teniendo un nivel de corona de 1 m por encima del nivel de las plataformas de trabajo conformadas. El diseño de este enrocado esta hecho bajo la premisa que los trabajos se realizarán en épocas de estiajes. La función principal del enrocado propuesto es la de dar protección a trabajadores y máquinas que se ubican en el área de trabajo, la cual se emplaza en la ribera del río y está destinada a la construcción de la cimentación a través de pilotes y la columna del eje O24, el cual es uno de los pilares centrales del puente sobre el río Rímac. Cabe resaltar que también se han realizado labores de ensanchamiento del cauce del curso del río mediante el proceso del corte de volúmenes de material del lecho en las riberas del mismo. • Relleno y compactación para plataformas. Se han efectuado labores de rellenos compactados para la conformación de las plataformas necesarios para trabajos de pilotajes y excavaciones para cimentaciones de los ejes O2425-26-27. Los niveles de estas plataformas serán controlados hasta obtener 50 cm, (aproximadamente, por encima del nivel real del río. El material a emplear para estas tareas será, principalmente, el propio de la zona, proveniente

48

Infraestructura de los cortes de taludes (piedra grande y material granular). • Estructura. El Puente Rímac propuesto es del tipo ménsula y está conformado por tres vanos de 65 m, 110 m y 65 m, dando una longitud total de 240 m, dejando libre todo el cauce del río y proporcionando una longitud mayor a lo recomendado. La superestructura tiene 8.64 m de ancho, que permite desarrollar las dos líneas de riel para soportar la circulación del tren en ambas direcciones. La cimentación de los pilares está conformada por zapatas apoyadas sobre pilotes debido a las grandes cargas que se transmiten, así como a los posibles efectos de socavación de los pilares cimentados en el río. La cantidad de pilotes para cada uno de los pilares es de nueve en cada uno de los centrales, y

de cinco en cada uno de los dos pilares extremos. En el diseño de las cimentaciones se ha considerado la ejecución de un sistema de enrocado para proteger los estribos de los posibles deslizamientos de los taludes adyacentes, que podrían ocurrir como consecuencia de la socavación general, al ocurrir una avenida del río poco usual. • Cimentaciones y excavaciones. La parte de la cimentación involucra a los pilotes medidos desde el nivel de fondo de zapata cabezal hasta la punta inferior del pilote. Los trabajos a ejecutar se consideran desde el nivel de fondo de zapata cabezal hasta la superestructura. Luego de haber realizado los trabajos de vaciado de concreto de los pilotes se procedió a la construcción de la zapata cabezal, para lo cual fue necesario hacer excavaciones en el lecho de río.

Publicidad 8. 9.

8 y 9. Ambos puentes han sido diseñados como una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón vaciado in situ, que será postensada en voladizo balanceado desde los dos pilares centrales. Este método constructivo permite edificar ambas estructuras tratando de evitar o minimizar impactos en el cauce del río y el tráfico desarrollado en la Vía de Evitamiento.

CONSTRUCTIVO

CONSTRUCTIVO

49

Infraestructura

Infraestructura Encofrando de modo eficiente

El ingeniero Alex Sierra, de Ulma, afirmó que para las columnas de más de 20 metros se utilizó el encofrado vertical ORMA que es un sistema versátil y resistente ya que puede soportar grandes presiones de concreto. “Los trabajadores del proyecto ya conocen el producto debido a las capacitaciones teóricas y prácticas que se brindan, y también porque se vienen utilizando en las diferentes columnas del proyecto. Esto ha permitido que los operarios se familiaricen y puedan armar fácilmente el encofrado”, comentó. Las columnas fueron realizadas en dos etapas. “En la segunda se utilizaron las CONSOLAS BMK y andamios BRIO, que sirvieron como plataforma de trabajo para colocar el encofrado ORMA de una manera segura y rápida”, manifestó. Por otro lado, para la realización de la dovela “0” donde se

Puente Huáscar

emplearán los carros de avance para los puentes, se están utilizando CIMBRAS MK de altura de 20 m aproximadamente, los cuales sirven como soporte para los perfiles MK, CIMBRA BRIO, ENKOFORM VMK y encofrados NEVI. “El conjunto de estos equipos permitirá la construcción de la dovela. ULMA también ha brindado el sistema de andamios BRIO como escaleras para el desplazamiento de los trabajadores de forma segura. Dicha escalera tiene una altura aproximada de 30 m”, informó. El ingeniero dijo que Ulma que no solo brinda soluciones para grandes desafíos, sino también para facilitar el bienestar y dar seguridad cuando se requiera. “Por tal motivo diseñamos con nuestro sistema MK un puente peatonal de 36 m que ayuda a cruzar el río Rímac de manera segura y rápida a los trabajadores del proyecto”, señaló.

PLANO DE FUNDACIONES

ELEVACIÓN LONGITUDINAL

SISTEMA MONOTORÓN ADHERENTE BONTEC1 10. 11.

50

10 y 11. El primer puente en ejecución es el Rímac para lo cual se han implementado dos torres grúas (una con capacidad de carga de 2.5 Tn y otra de 4 Tn) para movilizar los materiales y equipos que se necesitan en la parte superior de la losa. Asimismo, en el puente Huáscar se está concluyendo el estribo izquierdo pues el derecho ya está listo. Este último tiene 25 m de altura, algo así como un edificio de cinco o seis pisos.

CONSTRUCTIVO

LÍDERES en Losas Postensadas con más de 7 millones de m2 de losas ejecutadas en Sudamérica.

Más Protección al fuego Más Flexibilidad para perforarlo Más Protección a la corrosión y Más Económico... Av. Manuel Olguín No 501 Of. 604, Santiago de Surco - Lima Central: 713-9987

CONSTRUCTIVO

www.vsl.com [email protected] 51

Infraestructura • Concepción estructural. El puente propuesto para el viaducto elevado sobre el río Rímac es del tipo segmental de volados sucesivos, con un alineamiento de sur a norte. Está conformado por tres vanos de 65 m, 110 m y 65 m; el vano central de 110 m cruza exactamente sobre el río Rímac, siendo entonces de una longitud total de 240 m, con una superestructura de 8.40 m de ancho y una altura variable de 2.75 m en los pilares extremos y 6 m en los pilares centrales, que permiten desarrollar las dos líneas de riel para soportar la circulación del tren en ambas direcciones. El primer tramo del puente de 65 m se ubica en una curva horizontal de 400 m de radio. Este tablero está diseñado para ser vaciado in situ con concreto postensado. Las juntas de dilatación

Infraestructura están localizadas al final de los soportes de los pilares en las luces cortas. Las juntas también constituyen los límites del puente sobre el río Rímac. El diseño conceptual del puente segmental de volados sucesivos (Cantiléver) escogido para este cruce está directamente relacionado con las necesidades funcionales del mismo y los requerimientos solicitados para este cruce que

permita construir el puente sobre el río Rímac, tratando de evitar o minimizar impactos en el cauce del río y el tráfico desarrollado en la Av. 9 de Octubre. El puente ha sido diseñado como una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón y vaciado in situ, que será postensada en voladizo balanceado desde los dos pilares centrales.

12.

Publicidad

12, 13 y 14. Hasta el momento se han realizado perforaciones al suelo del río hasta una profundidad de 35 m, en donde se han colocado varios pilotes que servirán de base a 17 columnas, de 30 Tn cada una, que soportarán el peso de ambos puentes.

13.

52

14.

CONSTRUCTIVO

CONSTRUCTIVO

53

Infraestructura

Infraestructura Secuencia constructiva de las columnas

Puente Rímac PLANO DE FUNDACIONES

ELEVACIÓN LONGITUDINAL

Columna concluida

La luz principal del puente tendrá 110 m y dos luces adyacentes 65 m de largo cada una. Contiene un total de cuatro pilares, siendo los dos pilares centrales de unión monolítica con la superestructura (empotrada), y los dos apoyos extremos restantes que soportan la viga cajón en apoyos deslizantes. Las juntas de expansión serán colocadas en los pilares extremos, constituyendo los límites del puente segmental. Esto último sugiere un método de construcción por volados sucesivos compensados, el cual consiste en construir el cajón del tablero del puente mediante dovelas o segmentos sucesivos, donde cada dovela de concreto se ejecuta en sitio mediante encofrado deslizante y soporta el peso del siguiente segmento y del encofrado.

54

Cada voladizo tiene aproximadamente 55 m de largo; por lo tanto, hay 10 m de luz posterior adyacente al último pilar (pilares 1 y 4) que no pueden ser edificados con esta técnica. Esta pequeña porción se ejecutará con apoyos temporales. En general, el proceso de construcción escogido elimina el uso de apuntalamiento temporal en la luz principal de 110 m, que resultaría dificultoso por la presencia del cauce del río. Para esta fase del diseño se han utilizado códigos que funcionan en condiciones de diseño de viento para estructuras similares, y para condiciones sísmicas en varias partes del mundo. La solución estructural del puente segmental viene definida por una superestructura de viga continua de concreto, tipo cajón y vaciado en sitio, que será postensada en

voladizo balanceado desde los dos pilares centrales. El tablero se postensa con tendones de acero de alta resistencia que aseguren que todas las cargas durante la construcción y la etapa de servicio se realizan de acuerdo con los requisitos de los criterios de diseño del proyecto. El análisis estructural, diseño y detalles tienen en cuenta el efecto de las fuerzas debidas a las etapas de construcción. La redistribución de fuerzas debido a la fluencia en función del tiempo y los efectos de contracción resultante de cambios en el sistema estático, son debidamente evaluados de acuerdo al modelo de fluencia CEB-FIP 1990. El puente tiene un total de cuatro pilares, siendo los dos pilares centrales monolíticos con la superestructura (empotrada), y los

CONSTRUCTIVO

dos apoyos extremos restantes, que soportan la viga cajón en apoyos deslizantes, demarcando además los límites mediante juntas de dilatación. La subestructura del puente segmental incluye las columnas que son de concreto reforzado y vaciados in situ. Por otro lado -debido a la magnitud de las cargas transmitidas, las características del suelo y el relleno existente, y los factores a considerar por efectos de socavación- se tiene que realizar una cimentación profunda por medio de zapatas apoyadas en pilotes de gran diámetro excavados y vaciados in situ.

CONSTRUCTIVO

Además de transmitir las cargas verticales vivas y muertas al suelo, la superestructura también está diseñada para resistir las fuerzas laterales, siendo las más importantes los efectos sísmicos y los efectos de los desplazamientos causados por la fluencia, la contracción y la temperatura. El puente segmental escogido para el cruce sobre el río Rímac comprende también un conjunto de obras complementarias que permiten salvaguardar las estructuras de los posibles daños que generarían las avenidas extraordinarias del río Rímac.

Estas obras complementarias comprenden la construcción de sistemas de protección, encauzamiento y adicionalmente trabajos de limpieza del cauce. • Pilares. Los pilares externos 1 y 4 (ejes O24 y O27) son del tipo monocolumnas, con dimensiones de su sección transversal de 3.50 m por 1.40 m, mientras que los pilares centrales 2 y 3 (ejes O25 y O26) son del tipo Twin Leaf que tiene la composición de dos columnas con la misma sección que las columnas extremas, con la separación de 1.40 m de claro entre las dos secciones. El análisis de los pilares centrales 1 y 2 (ejes O25 y O26), se realizó

55

Infraestructura empleando un modelo global en 3D, en el que la altura libre de las columnas varía como sigue: 21.619 m para la pila O24, 17.497 m para las pilas O25 y O26, y 18.181 m para la pila O27. Las columnas serán diseñadas como rótulas plásticas para el caso de cargas sísmicas. Con el fin de lograr los niveles de ductilidad requeridos para la formación de una rótula plástica, es necesario el confinamiento de la columna de concreto, lo que se logra por medio de zunchos estrechamente espaciados en las zonas plásticas. Se debe de tener en cuenta que el acero de los pilares cumple con la norma ASTM A706. • Cimentaciones. El Puente Rímac está cimentado sobre pilotes perforados de 1.5 m de 15.

Infraestructura diámetro. Los pilares externos 1 y 4 (ejes O24 y O27) están fundados sobre un grupo compuesto de cinco pilotes de 13.5 m de longitud. Dicho grupo está conectado a través de un cabezal de pilotes de 11 m por 9 m por 2.5 m. Los pilares internos 2 y 3 (ejes O25 y O26) están fundados sobre un grupo compuesto de nueve pilotes de 23 m de longitud. Dicho grupo está conectado a través de un cabezal de pilotes de 15 m por 15 m por 2.5 m. La configuración de los pilotes está diseñada para resistir los momentos de nivel de servicio, fuerzas cortantes, las cargas axiales y las demandas de fuerza inducida por el mecanismo de rótula plástica de la columna. • Construcción. La ejecución del tablero del puente se realizará

con el método de voladizo equilibrado. Primero se construirá la cimentación y los pilares, incluyendo las dovelas vaciadas in situ que también servirán como segmentos de arranque de los voladizos que serán lanzados en los dos pilares interiores. Cada segmento típico posterior de 4 m de largo sobre el voladizo será lanzado con carro de avance desarrollado para adaptar el encofrado a la geometría del puente segmental. El carro de avance se engancha del extremo de la viga en la parte construida y después del concretado y fraguado de la dovela correspondiente, podrá ponerse en marcha hacia adelante para construir el siguiente segmento. La estabilidad del voladizo se asegura en cada etapa de la construcción por postensionamiento de tendones que se ubican en el ala superior de la viga. Una vez que todos los segmentos típicos del Cantiléver se construyen, las vigas voladizas serán conectadas con la dovela de cierre y, de esta forma, el tramo principal se hace continuo por medio del concretado de un segmento de cierre de 2 m de largo. Los tramos laterales de 65 m son sensiblemente más largos que la longitud del brazo en voladizo del tramo principal. Así, los últimos 10 m, aproximadamente, de los tramos laterales, situados cerca de los pilares externos 1 y 4 no se pueden construir mediante la técnica de voladizo. Esta parte se construirá sobre apoyos de carácter temporal.

Publicidad

Características comunes en ambos puentes • Estudio geotécnico y de suelos. El Consorcio Metro de Lima, dentro de su programa de estudios geotécnicos, consideró la ejecución de sondajes diamantinos y ensayos 15. Vista panorámica de la zona de trabajo.

56

CONSTRUCTIVO

CONSTRUCTIVO

57

Infraestructura de penetración estándar, además de la investigación geofísica que abarca los puentes, para lo cual se efectuaron ensayos MASW y de refracción a lo largo del alineamiento de dichas estructuras. El tramo O, donde se ubican Huáscar y Rímac, está conformado por material aluvial que pertenece al cono de deyección del río. Asimismo, cerca al cauce se presentan terrazas artificiales con depósitos de desmonte y basura. Del registro de perforaciones desarrolladas por el consorcio se encontró material fluvial-aluvial del río Rímac, conformados por bolos y cantos de 20 cm a 60 cm, englobados en una matriz de grava arenosa con algunos lentes de arena algo gravosa y, en muy pocos sectores, algunos pequeños lentes de material fino de tipo limos y arcillas. • Parámetros de diseño. La velocidad máxima permitida será de 80 km/h. Esta será la rapidez en los puentes ya que se encuentran en tramos rectos. Las obras tendrán cada una un gálibo mínimo entre calzada y estructuras sobre pasante de 5 m (en zona urbana), altura libre a considerar de acuerdo a la evaluación hidráulica, y el sistema de vía estará acondicionada especialmente para permitir el rodamiento y el guiado de los coches por medio de ruedas metálicas. Las vías estarán constituidas por rieles y elementos similares a los de una vía férrea clásica, con una trocha estándar de 1,435 mm. • Cargas. Para el cálculo de las demandas por peso propio de los elementos de concreto se utilizó un peso unitario gc = 2.50 Tn/m3, mientras que las cargas muertas se dieron en función a un metrado de cargas de peso muerto tales como balasto, riel, durmientes, bordes típicos, canaletas, etc. Es importante notar que la magnitud de las cargas muertas es considerablemente mayor a los niveles de carga que se presentan en puentes de carreteras y, por lo tanto, las estructuras de los puentes; al igual que el resto del viaducto del metro

58

Soporte de dovelas - Elevación longitudinal

de Lima, tendrá una configuración y propiedades esencialmente distintas. Con respecto a las cargas vivas empleadas en el dimensionamiento, estas corresponden a las de un tren de dos coches cargados y para un tren de dos coches más la locomotora de maniobra (carga máxima por eje de un coche cargado de 11.58 Tn y carga máxima por eje de la locomotora de maniobra de 17 Tn). • Predimensionamiento estructural. En la construcción segmentada, los procedimientos de ejecución de las superestructuras de los puentes se realizarán segmento por segmento, gradualmente, con voladizos desde los dos pilares centrales. A medida que los voladizos

avanzan en ambos lados, la secuencia de construcción asegura que ésta se mantenga balanceada y equilibrada en todo momento. La estabilidad del voladizo será segura en cada paso de la construcción, postensionando los cables (cordones de 19-0.6”Ф) que estarán en el ala superior de la viga. La unión de los voladizos en el centro de la luz principal se logrará mediante el vaciado de un segmento de cierre. Las losas de plataformas serán postensadas con cables de acero de gran resistencia para asegurar que todas las cargas durante la construcción y el servicio sean resistidas de acuerdo con los requisitos del diseño del proyecto.

CONSTRUCTIVO

El análisis estructural, diseño y detalles consideran el efecto de fuerzas contenidas durante las etapas de construcción. La redistribución de fuerzas debido a la fluencia y retracción del concreto resultado de cambios en el sistema estático son debidamente considerados usando el modelo de fluencia de concreto CEB-FIP de 1990. Además de transmitir las cargas verticales permanentes y vivas al terreno, las subestructuras también están diseñadas para soportar los efectos laterales, principalmente los efectos sísmicos y de desplazamientos causados por fluencia, retracción y temperatura. Los dos pilares centrales 2 y 3 en cada uno de los puentes son monolíticos con la superestructura, mientras que los pilares exteriores 1 y 4 permiten el libre desplazamiento longitudinal de la superestructura. Sin embargo, el desplazamiento relativo transversal en los pilares extremos está restringido mediante el empleo de llaves de corte. El diseño está orientado a liberar los pilares exteriores de los efectos de fluencia o retracción o desplazamiento relacionados con la temperatura. Esto lleva a un concepto sísmico en el que sólo los dos pilares centrales de Huáscar y Rímac participan longitudinalmente; sin embargo, de modo transversal, todos los pilares pueden resistir las fuerzas sísmicas. • Superestructura. Esta parte en ambos puentes estará conformada por una viga cajón con dos almas, relativamente gruesas, de 550 mm de ancho, ya que una porción de la sección del alma ocupada por los ductos del postensado debe ser descontinuada al análisis de capacidad por corte. Adicionalmente, almas gruesas harán que sea más fácil el posicionamiento de los anclajes para tendones y el vaciado de concreto de los mismos. Las almas verticales, en contraste con las inclinadas, han sido propuestas para minimizar los costos de las formas requeridas debido al peralte variable. El peso propio de las vigas, que es de proporción considerable con respecto al peso total debido al proceso constructivo envuelto, es completamente soportado por las secciones en la vecindad de las pilas; por lo tanto, las secciones medias en las luces tienen mucho menos esfuerzo que las secciones cerca de los soportes. En consecuencia, esto nos lleva a la opción de una viga con peralte variable, disminuyendo desde las pilas hacia el punto medio del vano. El espesor mínimo de 250 mm del ala superior de la viga está determinado por su resistencia transversal a la flexión bajo cargas vivas; mientras que el espesor del ala inferior de

CONSTRUCTIVO

COPEMI S.A.C. CONSTRUCTORES ALQUILER

CONSTRUCCIÓN

INGENIERÍA

Ofrecemos en alquiler vehículos para el sector de construcción y minería Cada día mejoramos la Calidad de nuestros Servicios

Camión Furgón 3TN

Camioneta pick/up 4x4

Unidades Van de 12 pasajeros

Camión Grúa

Unimog

Calle Los Canarios Mz. D-2 Lote 4. Santa Maria de Huachipa - Lurigancho Lima, Perú T: (511) 436 7578 T: (511) 436 4434 [email protected]

www.copemi.com

59

Infraestructura la viga, variable desde 300 mm hasta 900 mm de espesor, está determinado por el recubrimiento requerido para los tendones localizados en su interior. El peralte de la viga tiene una variación parabólica, la cual corresponde prácticamente con la deformación de vigas en voladizo bajo peso propio. • Postensado. En ambas estructuras, el post tensado longitudinal del puente segmental en volados sucesivos está formado por tendones para voladizos y tendones para continuidad. Cada tendón está compuesto por un número variable de cordones de siete cables. Un cordón típico tiene 15.2 mm de diámetro y está hecho de

16.

acero de alta resistencia, con una capacidad máxima de 1860 MPa. Los tendones de la viga en voladizo se colocan en las proximidades del ala superior de la viga y se instalan durante la construcción en voladizo para resistir el momento negativo. Estos tendones se tensan simétricamente a cada lado de los pilares centrales y se mantienen esencialmente horizontales con el fin de reducir la fricción y, por consiguiente, facilitar su enroscado. En comparación con los tendones desviados convencionales, esta configuración de pretensado conduce a una cierta pérdida de la capacidad de corte, sin embargo, esta merma es fácilmente compensada ya sea aumentando el espesor 16 y 17. El Tramo 2 del Metro de Lima, tiene un avance aproximado del 50%. Su recorrido se podrá hacer en tan solo 20 minutos mientras que el de toda la Línea 1, es decir desde San Juan de Lurigancho hasta Villa El Salvador, en casi 45 minutos.

del alma, añadiendo más acero en esta última o mediante la instalación de pretensado vertical en la misma. Cabe resaltar que tendones para continuidad serán instalados cerca del centro de la luz pues su objetivo es lograr la continuidad de la viga y resistir los momentos resultantes de flexión.

Ficha Técnica Proyecto: Ejecución de obras civiles y electromecánicas del sistema eléctrico de transporte masivo de Lima y Callao. Línea 1, Tramo 2: Av. Grau - San Juan de Lurigancho. Subproyecto: Tramo O, Puentes sobre la vía de Evitamiento y el río Rímac. Ubicación: Distritos de Cercado, El Agustino y San Juan de Lurigancho (provincia de Lima). Cliente: MTC - Autoridad Autónoma del Tren Eléctrico. Contratista: Consorcio Metro de Lima (Constructora Odebrecht - GyM). Supervisor: Consorcio Cesel - Pöyry.

17.

60

CONSTRUCTIVO