Memoria de Calculo_e..

INFORME ESTRUCTURAL
DISEÑO DE MUROS DE RETENCIÓN
y
EMBAULAMIENTO DE Q. TERREMOTO
PROYECTO:
ESTUDIOS PARA LA PAVIMENTACIÓN DE LA AVENIDA LUIS
ANÍBAL GRANJA, CANALIZACIÓN DE LA QUEBRADA
TERREMOTO Y PAVIMENTACIÓN DE LAS CALLES SIXTO
MARÍA DURÁN Y CARLOS CANDO DE LA CIUDAD DE
AMBATO.
PREPARADO POR
TECNOSUELOS CIA. LTDA.
ABRIL 2013
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I.
ANTECEDENTES
1.1
GENERALIDADES
El Gobierno Autónomo Descentralizado de la ciudad de Ambato, contrató alIng. Carlos
Sevilla Naranjo para llevar a cabo el proyecto: “ESTUDIOS PARA LA
PAVIMENTACIÓN DE LA AVENIDA LUIS ANÍBAL GRANJA, CANALIZACIÓN
DE LA QUEBRADA TERREMOTO Y PAVIMENTACIÓN DE LAS CALLES
SIXTO MARÍA DURÁN Y CARLOS CANDO DE LA CIUDAD DE AMBATO”.
Dentro de este proyecto se requirió realizar el diseño de 2 tramos de Muros de
Retención, los cuales complementas el proyecto vial en la zona de estudio, y además el
Embaulamiento de la Quebrada Terremoto, el cual debido a la capacidad requerida
tendrá una sección continúa de hormigón armado.
A continuación se presenta el informe correspondiente a los estudios estructurales
definitivos realizados para las estructuras mencionadas.
1.2
UBICACIÓN DEL PROYECTO
El primer tramo de muros se encuentra ubicado paralelo al proyecto vial de la Calle
Sixto María Durán, entre las abscisas 0+640 y 0+700 del mismo.
El segundo tramo con muros de contención, se encuentra ubicado al final de la Calle
Carlos Cando, entre las abscisas 2+825 y 2+890.
En cuanto al diseño estructural del Embaulamiento de la Quebrada Terremoto, su
ubicación es a todo lo largo de la Av. Luis Aníbal Granja, siguiendo el cauce de la
quebrada del mismo nombre, la cual se encuentra comprendida entre las Avenidas
Atahualpa y Bolivariana.
1.3
OBJETIVOS
El objetivo de la realización de los estudios estructurales fue la preparación de los
diseños definitivos, especificaciones, cantidades de obra y presupuesto referencial para
la construcción de los muros de retención para las Calles Sixto María Durán y Carlos
Cando proyectadas, de la ciudad de Ambato y del Embaulamiento de la Quebrada
Terremoto.
II.
DEFINICIÓN GEOMÉTRICA DEL PROYECTO
2.1
SELECCIÓN Y DEFINICIÓN DE LA ESTRUCTURA
Considerando las características del suelo que conforma el talud, en cada tramo de los
muros de retención, se adoptó la siguiente conformación:
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Las estructuras de retención consistirán en muros armados en Cantilever, fundidos en
sitio en tramos de longitud igual a 5m, con alturas constantes de 2m y 3m de acuerdo al
requerimiento, cuya cota de cimentación variará de acuerdo a la necesidad de retención.
A continuación se presenta un esquema general de la estructura seleccionada.
III.
DISEÑO ESTRUCTURAL
3.1
CONDICIONES GEOMÉTRICAS Y DE CARGA
3.1.1
MUROS DE RETENCIÓN
Las cargas permanentes a ser consideradas, en la superestructura, serán todo el peso de
la estructura y la componente del peso del talud y sus respectivas presiones.
Para el diseño de la subestructura se utilizó, el tren de cargas establecido por el
Ministerio de Obras Públicas, que consiste en un camión semiremolque, HS 20-44,
incrementado en 25% y al que hemos denominado HS 25-44 que tiene un peso por
rueda de 2.272 T. en el eje delantero y 9.088 T. en los ejes intermedio y trasero, dando
un peso total de 40.9 T. la separación de ejes longitudinales es de 4.27 m. y
transversalmente tiene una separación de 1.83 m. También se tomó en cuenta las
combinaciones de carga establecidas en el Código AASHTO, en su tabla 3.22.1.
En el diseño de la infraestructura, de acuerdo al código AASHTO y su División I-A, se
ha introducido el análisis sísmico del empuje de tierras, mediante el método deMonobeOkabe. Adicionalmente se siguen las recomendaciones para diseño sísmico, para
puentes simplemente apoyados, que la misma División establece y se ha usado la
clasificación y valores de aceleración de cada zona, dados por el Código Ecuatoriano de
la Construcción.
3.1.2
EMBAULAMIENTO DE LA Q. TERREMOTO
El Embaulamiento de la quebrada se ha diseñado analizando los elementos estructurales
independientemente, con las diferentes cargas que se presentarán en el período de vida
útil de la estructura. De esta manera se ha considerado la carga crítica de relleno sobre
la losa superior o la condición crítica de impacto de tráfico; para el diseño de la losa
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inferior se ha tomado en cuenta la carga máxima de agua, la cual, para la lluvia de
diseño, considera la altura total interior del colector. Y finalmente las paredes laterales
se han diseñado para el relleno total exterior y condición crítica de caudal nulo.
3.2
RESISTENCIA DE LOS MATERIALES Y ESFUERZOS ADMISIBLES
El hormigón utilizado en los diferentes elementos que conforman la estructura, tendrá
una resistencia a la compresión, en cilindros, a los 28 días, de f’c=240 Kg/cm2.
El acero de refuerzo en barras tendrá un esfuerzo de fluencia de fy= 4200 Kg./cm2.
En los diseños estructurales, se han empleado las normas de la ASSHTO (STANDARD
ESPECIFICATIONSFORHIGHWAY BRIDGES, adoptado por la AMERICAN
ASSOCIATION OF STATEHIGHWAY AND TRANSPORTATIONOFFICIALS), en su
versión 2002.
En los anexos se presenta en detalle la memoria de cálculo y los cuadros estándares de
diseño, de los elementos que componen lasestructuras tanto de los muros de retención
como del embaulamiento.En los planos adjuntosse pueden ver los diseños estructurales
de los elementos mencionados.
VI.
PROCESO CONSTRUCTIVO Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
4.1 CONSTRUCCIÓN DE MUROS DE RETENCIÓN
Esta especificación es aplicable a la construcción de muros de retención de hormigón armado para
sostenimiento de dos tramos de las vías. Los muros de retención se llevarán a cabo en las zonas y
extensión indicadas.
Los trabajos consistirán de la excavación de materiales existentes, instalación de sistemas de
entibamiento temporal, construcción de muros de hormigón armado y colocación y compactación
de materiales de relleno. Los materiales y procedimientos constructivos para la ejecución de estos
trabajos se especifican a continuación
1.
Previa la iniciación de estos trabajos deberán estar concluidos los trabajos de limpieza y
desbroce de la vegetación de toda la zona donde se construirá el muro. Bajo ninguna
circunstancia se colocarán materiales para construcción sobre vegetación o escombros.
2.
Antes del inicio de los trabajos de construcción, el Contratista deberá limpiar y remover de la
zona de colocación de relleno reforzado suelos orgánicos, la capa vegetal, hierbas, arbustos o
cualquier otro tipo material inadecuado de acuerdo a las indicaciones de la Fiscalización.
Luego de la excavación para construcción se observará el área de fundación del muro para
remover cualquier zona de material suelto o blando antes del inicio de los trabajos.
3.
Se instalará un sistema de entibamiento temporal para mantener las vías existentes en
operación durante los trabajos de construcción. Este sistema de entibamiento temporal
consistirá de un sistema de vigas de madera, cuñas y tablestacado de madera o un
recubrimiento de hormigón lanzado con malla electrosoldada.
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4.
El muro será construido de acuerdo al diseño propuesto con las dimensiones, acero de
refuerzo y tipo de hormigón previsto.
5.
Durante el vertido del hormigón se obtendrán cilindros de prueba que serán llevados a un
laboratorio de materiales para verificar que las resistencias especificadas son obtenidas.
6.
Una vez que la estructura ha obtenido la capacidad especificada se procederá a retirar los
encofrados y colocar le material de relleno.
7.
El material de relleno deberá ser colocado y compactado en capas horizontales que no excedan
un espesor de 15 cm. antes de su compactación. Solamente se permitirá equipo de
compactación portátil.
8.
El relleno deberá ser compactado a un mínimo de 95 por ciento de la densidad máxima seca
determinado por el método Proctor Modificado (ASTM D-1557) a un contenido de humedad
de menos 1 a más 2 puntos de porcentaje del óptimo. Pruebas para verificar las características
del material de relleno y su compactación serán la responsabilidad del Fiscalizador del
proyecto.
9.
El material de relleno debe cumplir con los siguientes parámetros:
RELLENO REFORZADO
FUNDACIÓN
ANGULO DE
FRICCIÓNCOHESIÓN PESO ESPECÍFICO
38°
0 kPa
120kN3/m
o
38
0 kPa
120 kN3/m
10. Los materiales para relleno deberán ser materiales importados con características de drenaje
buenas. Los materiales deberán ser aprobados por el Fiscalizador y cumplir con los varios
requisitos definidos en esta especificación. Los materiales para relleno deberán además tener
la siguiente gradación:
APERTURA DEL TAMIZPORCENTAJE PASANDO
7.5 cm.
3 cm.
NO. 10
NO. 40
NO. 200
100
90-75
50-30
40-10
10-0
El porcentaje del material para relleno que pasa el tamiz No. 40 deberá tener un límite líquido
menor de 40% y un índice de plasticidad menor a 20%. Este material además deberá ser
clasificado como suelo no plástico o de baja plasticidad.
El material para relleno deberá estar libre de exceso de humedad, raíces, lodo, basura, hierbas,
material orgánico o cualquier otro material nocivo que impida su compactación o desempeño
a largo plazo. Toda roca y pedazos de tierra dura deberán tener un diámetro máximo de 7.5
cm. Suelos que no cumplan con estas características serán inadecuados para utilización como
relleno reforzado.
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11. Agregado para drenaje consistirá de grava limpia con un diámetro máximo de 3 cm.
que permita el paso libre de agua y tenga menos del 5% de material pasando el
tamiz No. 200 que cumpla con las especificaciones de la Sección 822.4.1 Clase 1,
Tipo A. La tubería de drenaje consistirá de tubería de PVC de presión (0.8 MPa)
con un diámetro nominal de 110 mm. sólida o perforada.
La fiscalización deberá hacer cumplir la aplicación de las normas y especificaciones
técnicas de construcción del MOP-001-F-2002, y la buena calidad de los materiales
usado mediante los ensayos de laboratorio correspondientes.
4.2 CONSTRUCCIÓN DE EMBAULAMIENTO DE QUEBRADA TERREMOTO
1. Limpieza total y desbroce de la vegetación de la zona donde se construirá el
Embaulamiento.
2.
Excavación del terreno hasta el nivel de cimentación del Embaulamiento.
3.
Se instalará un sistema de entibamiento temporal para mantener las vías existentes
en operación durante los trabajos de construcción. Este sistema de entibamiento
temporal consistirá de un sistema de vigas de madera, cuñas y tablestacado de
madera o un recubrimiento de hormigón lanzado con malla electrosoldada.
4.
La sección del embaulamiento a construirse será la indicada en el diseño hidráulico
del mismo.
5.
Durante el vertido del hormigón se obtendrán cilindros de prueba que serán
llevados a un laboratorio de materiales para verificar que las resistencias
especificadas son obtenidas.
6.
Una vez que la estructura ha obtenido la capacidad especificada se procederá a
retirar los encofrados y colocar el material de relleno, hasta los niveles que el
proyecto vial lo requiera.
7.
El material de relleno deberá ser colocado y compactado en capas horizontales que
no excedan un espesor de 15 cm. antes de su compactación. Solamente se permitirá
equipo de compactación portátil.
8.
El relleno deberá ser compactado a un mínimo de 95 por ciento de la densidad
máxima seca determinado por el método Proctor Modificado (ASTM D-1557) a un
contenido de humedad de menos 1 a más 2 puntos de porcentaje del óptimo.
Pruebas para verificar las características del material de relleno y su compactación
serán la responsabilidad del Fiscalizador del proyecto.
La fiscalización deberá hacer cumplir la aplicación de las normas y especificaciones
técnicas de construcción del MOP-001-F-2002, y la buena calidad de los materiales
usado mediante los ensayos de laboratorio correspondientes.
4.3 CONSTRUCCIÓN DE CRUCE DE LA LÍNEA FÉRREA
1.
Esta especificación es aplicable a la construcción del embaulamiento para la
quebrada terremoto bajo la línea férrea Riobamba - Ambato.
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2. La excavación para construcción del embaulamiento requiere mantener la línea
férrea en operación sin asentamientos o afectación en su operación. Esta operación
se efectuará utilizando una tubería de acero corrugado colocada usando gatos
hidráulicos y excavación manual desde adentro de la tubería. El Contratista puede
proponer la excavación a cielo abierto removiendo y reponiendo la calzada de la
Ave. Luis Alberto Valencia y la línea férrea siempre y cuando pueda obtener y
demostrar permisos específicos del MTOP, Subsecretaría de Ferrocarriles del
Ecuador autorizando esta suspensión del servicio.
3.
Se coordinará el avance de los trabajos de excavación, instalación de la tubería y
excavación para minimizar el tiempo de instalación de la tubería de acero y la
construcción del cruce bajo la línea férrea.
4. El Contratista presentará un diseño del sistema propuesto para la construcción del
cruce bajo la línea férrea a la Fiscalización que incluya detalles respecto al sistema
de empuje y protección incluyendo tipo de gatos hidráulicos, sistema de reacción,
rieles, anillo de empuje y escudo de protección. Será responsabilidad del
Contratista la efectividad y éxito del sistema propuesto y este diseño no requiere de
aprobación formal por parte de la Fiscalización.
5. Los trabajos de excavación tendrán las siguientes características:
-
Excavación avanzará con herramienta manual desde adentro de la tubería
provista de un escudo de protección frontal. Se podrá también utilizar equipo
eléctrico de perforación para avanzar la excavación más rápidamente.
- Diámetro de la perforación: 213cm, Longitud: 32m.
- Inclinación de la perforación: igual a la pendiente del colector (hacia arriba).
- El pozo de empuje se localizará aguas abajo del cruce y avanzará hacia arriba.
- Los trabajadores en la excavación saldrán de la tubería antes de empujar la
tubería.
- La excavación avanzará hasta un máximo de 20cm por afuera del escudo.
- Empuje de la tubería se hará en tramos de 20cm.
- Instalación de tubería avanzará de acuerdo a la longitud de placas previsto.
6. El Contratista preparará de antemano los sistemas de empuje, reacción, protección y
guía de la tubería. Una vez abierta la perforación, en forma inmediata, se
introducirá la tubería completando el tramo de empuje antes de reiniciar los trabajos
de excavación.
7. El talud de ingreso se preparará con un anillo de recubrimiento de hormigón simple
u hormigón lanzado para estabilización. Se incluirán zanjas para drenaje de
escorrentía hacia afuera del pozo de empuje.
4.4 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Será obligatorio que se cumplan con las especificaciones señaladas en los planos en
cuanto a la resistencia de los materiales tanto del hormigón como el acero de refuerzo,
ya que en base a éstas han sido ejecutados los diseños. Su incumplimiento puede traer
consecuencias de fallas en la estructura.
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