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PLANOS TÍPICOS PARA OBRAS DE PROTECCIÓN EN PUENTES

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Proyecto GENSAI-Equipo de Cooperación Técnica de JICA para el Proyecto de Desarrollo de Capacidades de la DACGER-MOP
Dirección de Adaptación al Cambio Climático y Gestión Estratégica del Riesgo
Ministerio de Obras Públicas de la República de El Salvador
DACGER-MOP
PLANOS TÍPICOS PARA OBRAS DE PROTECCIÓN EN PUENTES
JUNIO 2014
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Proyecto GENSAI-Equipo de Cooperación Técnica de JICA para el Proyecto de Desarrollo de Capacidades de la DACGER-MOP
PLANOS TÍPICOS PARA OBRAS DE PROTECCIÓN EN PUENTES
INTRODUCCIÓN PLANOS TÍPICOS PARA OBRAS DE PROTECCIÓN EN PUENTES………………………………………………………… Página 4
1. CAUCE DEL RÍO
MÉTODOS DIRECTOS
1.1 PROTECCIÓN DE PILAS EN TODO EL CAUCE……………………………………………………………………………..………..………………………Página 9
1.2 PROTECCIÓN LOCAL DE PILAS………………………………………………………………………………………….………………..………………………Página 10
1.3 PROTECCION LOCAL PARA PILAS CON BLOQUES PREFABRICADOS…………………………………………………………………………….Página 11
1.4 PROTECCION DE PILAS CON TABLAESTACA………………………………………………………………………………………………………………..Página 12
MÉTODO INDIRECTO
1.5 PROTECCION CON GUARDANIVELES…………………………………..……………………………………………………………………………………..Página 13
1.6 TIPOS DE PILAS RECOMENDADOS PARA FUTUROS DISEÑOS.……………………………………………………………………………………..Página 14
2. MÁRGENES DEL RÍO
2.1 PROTECCION PARA ESTRIBOS EN TODO EL CAUCE BAJO EL PUENTE………………………………………………………………………….Página 16
2.2 PROTECCION LOCAL PARA ESTRIBOS………………………………………………………………………………………………………………………….Página 17
2.3 PROTECCION EN ESTRIBOS SIN MUROS EN LAS MARGENES DEL RIO-1………………………………………………………………………Página 18
2.4 PROTECCION EN ESTRIBOS SIN MUROS EN LAS MARGENES DEL RIO-2………………………………………………………………………Página 19
2.5 PROTECCION PARA MUROS DE MARGENES CON COLCHON TIPO GAVION……………………………………………………………….Página 20
2.6 PROTECCION PARA MUROS DE MARGENES CON LOSA DE PROTECCIÓN….……………………………………………………………….Página 21
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3. REPARACIONES EN PUENTES EXISTENTES DEBIDO A SOCAVACION
3.1 REPARACION EN PILAS Y ESTRIBOS DE FUNDACION DIRECTA……………..…………………………………………………………………….Página 23
3.2 REPARACION EN PILAS Y ESTRIBOS DE FUNDACION CON PILOTES…………………………………………………………………………….Página 24
3.3 REPARACION EN ESTRIBOS CON SOCAVACION SEVERA……….………..………………………………………………………………………….Página 25
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INTRODUCCIÓN PLANOS TIPICOS PARA OBRAS DE PROTECCION EN PUENTES
En los planos que se anexan a este documento se muestran protecciones típicas para la subestructura de puentes (pilas y estribos). Las obras de
protección se dividen en 2 partes: en todo el cauce del rio y en las márgenes del mismo.
Se muestran reparaciones para pilas y estribos de puentes existentes después de ocurrida la socavación y además se presentan tipos de pilas
recomendados para futuros diseños.
1 PROTECCION EN EL CAUCE DEL RIO.
1.1 Protección de Pilas en todo el Cauce.
En este caso se proyecta la protección en todo el ancho del cauce bajo el puente con una longitud mínima en la dirección del río de 3 veces el ancho
del puente, como se muestra en el esquema 1.1. Para evitar que el flujo del río pase por debajo de la protección y ocasione así la pérdida de la
misma, se deberán proyectar dientes de protección de altura equivalente o mayor a la altura de socavación calculada, tanto aguas arriba como
aguas abajo. Además, deberá colocarse un colchón tipo gavión a la salida para tener una transición entre la protección y el terreno natural.
La protección puede ser con una losa de concreto o con mampostería ligada con mortero. En ambos casos la superficie superior deberá de ser
rugosa con el fin de no aumentar la velocidad del flujo bajo el puente.
1.2 Protección local de Pilas.
Si la protección no se proyecta en todo el cauce bajo el puente y solo localmente en la pila o pilas se recomienda una longitud en la dirección del río
de al menos 3 veces el ancho del puente, mientras que en la dirección transversal (la dirección del puente) se recomienda colocar la protección una
longitud de 2.5 veces el espesor de la pared de la pila desde el borde de la zapata ó 3m como mínimo, tal y como se muestra en el esquema 1.2.
La protección también puede ser con losa de concreto o mampostería ligada con mortero dejando la superficie superior rugosa. Además, deberán
colocarse dientes anti-socavación y colchones tipo gavión aguas abajo como se explicó en el punto anterior.
1.3 Protección local de Pilas con Bloques Prefabricados.
Se colocan bloques prefabricados alrededor de la pila o pilas para prevenir la socavación, los bloques deberán ser un peso tal que no puedan ser
arrastrados por el flujo del rio. Además, entre los bloques se coloca el mismo terreno natural para cambiar lo menos posible la rugosidad de la
superficie con el cauce natural y evitar cambios en la velocidad.
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1.4 Protección de Pilas con Tablestaca.
Se proyecta colocar tablestaca alrededor de la fundación de la pila para la protección ante la socavación. Esta solución se recomienda en sitios donde
el tipo de suelo permita hincar la tablestaca por debajo del nivel calculado de socavación, para que la misma sea estable. Por lo general en este tipo
de suelos donde se puede hincar la tablestaca se proyectan fundaciones piloteadas, por la baja capacidad del terreno.
1.5 Protección Indirecta con Guardaniveles.
Como protección indirecta ante la socavación se recomienda proyectar guardaniveles para controlar la velocidad del río, especialmente en cauces de
alta pendiente.
1.6 Tipos de Pilas Recomendados para Futuros Diseños.
Otra medida de protección indirecta es construir pilas con adecuadas formas para disminuir la turbulencia del flujo del río que pudiese generar
socavación. Se evita el uso de pilas con 2 o más columnas recomendándose el uso de pilas de pared continua. Aguas arriba se recomienda utilizar
una forma de pared que reduzca la turbulencia, tal y como se muestra en el esquema 3. Para el caso de pilas de gran altura podrá construirse la
misma con pared continua y por arriba del agua máxima con 2 o más columnas.
2 PROTECCION EN LAS MARGENES DEL RIO.
2.1 Protección de Estribos en todo el Cauce.
Similar al punto 1.1 para protecciones en todo el cauce bajo el puente se proyectan dientes anti-socavación y colchones tipo gavión aguas abajo para
la transición de protección hacia el terreno natural. La protección puede ser con losa de concreto o mampostería ligada con mortero. La longitud en
la dirección del flujo deberá ser 3 veces el ancho del puente con un valor máximo de 10 metros en cada costado del estribo.
2.2 Protección Local de Estribos.
Si la protección no se coloca en todo el ancho del cauce bajo el puente puede colocarse una losa de concreto o de mampostería ligada con mortero
frente a los estribos. Deberán proyectarse dientes anti-socavación alrededor de la protección como se muestra en el esquema 2.2. La longitud en la
dirección del flujo deberá ser 3 veces el ancho del puente con un valor máximo de 10 metros en cada costado del estribo. Se recomienda que la
longitud de protección en la dirección del puente sea de 3 metros mínimo, medidos desde el borde de la zapata (ver esquema 2.2).
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2.3 Protección en Estribos Sin Muros en las Márgenes del Río-1.
En este caso se proyecta la protección del talud frente a los estribos y del talud proveniente de la rampa de acceso al puente en el caso que no
existan muros de protección en las márgenes del río paralelos al flujo. La protección puede ser con losa de concreto o con colchón tipo gavión. La
pendiente máxima recomendada es de 1H y 1V, siendo necesario colocar anclajes si la pendiente es mayor al 1.5H y 1V. Es de notar que para el caso
de la protección con concreto es necesario colocar drenajes para evacuar la acumulación de agua en el talud, no asi para el caso del colchón tipo
gavión pues el drenaje es a través de los vacíos entre las piedras.
Además, es importante colocar drenajes para evacuar las aguas lluvias de la rampa de acceso pues son la causa de daños en estribos si no son
canalizadas (ver esquema 2.3). Se proyecta un diente anti-socavación al pie del talud con una altura mínima de 1.00m.
2.4 Protección en Estribos Sin Muros en las Márgenes del Río-2.
Al igual que la protección del apartado anterior se protegen los taludes y se colocan drenajes para las rampas de acceso. La protección es de
mampostería ligada con mortero con una pendiente máxima de 1.5H y 1V. Es importante colocar drenajes para evitar acumulación de agua del talud
y que se dañe la protección.
2.5 Protección para muros de Márgenes con Colchón tipo Gavión.
Para evitar la socavación en los muros de márgenes una opción es la de utilizar colchón tipo gavión como fundación. En el esquema 2.5 se puede
observar que en la parte frontal de los muros, si existiese socavación el colchón se va asentando por su flexibilidad protegiendo así la base del muro.
Esta deformación es un indicativo que debe de reparase el muro.
2.6 Protección para muros de Márgenes con Losa de Protección.
Otro tipo de protección para los muros de márgenes es el mostrado en el esquema 2.6, que puede ser una losa de concreto o de mampostería ligada
con concreto.
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3 REPARACIONES EN PUENTES EXISTENTES DEBIDO A SOCAVACION.
Como resultado del cambio climático y el consiguiente aumento en los caudales de los ríos se incrementa la posibilidad de que la subestructura de
los puentes sufra socavación, es por eso que se presentan algunos métodos de reparación. Antes de llevar a cabo las medidas de reparación deberán
evaluarse las condiciones del puente, tanto estructurales como hidráulicas, para determinar si es necesaria su sustitución o puede ser reparado.
3.1 Reparación en Pilas y Estribos de Fundación Directa.
En el caso de que haya ocurrido socavación bajo una fundación directa (sin pilotes) se recomienda inyectar con mortero para reestablecer el
contacto del 100% del área de la zapata y así transmitir las cargas uniformemente.
3.2 Reparación en Pilas y Estribos de Fundación con Pilotes.
En el caso de que haya ocurrido socavación bajo una fundación con pilotes se recomienda rellenar para reestablecer el confinamiento lateral de los
mismos, protegiendo este confinamiento con tablestaca de ser posible su colocación.
3.3 Reparación en Estribos con Socavación Severa.
Cuando existe socavación severa y además se ha perdido el nivel del cauce se recomienda realizar la reparación como se muestra en el esquema 4.3.
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1. CAUCE DEL RÍO
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1.1 PROTECCIÓN DE PILAS EN TODO EL CAUCE
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1.2 PROTECCIÓN LOCAL DE PILAS
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1.3 PROTECCION LOCAL PARA PILAS CON BLOQUES PREFABRICADOS
W>a[(w/(b-w)]³ x b/g² x (Vd/)6
W, Peso del bloque (Newtons)
w, Peso específico del agua (kg/m 3 )
b, Peso específico del bloque
g, Aceleración de la gravedad
Vd, Velocidad del flujo (m/seg)
Para bloques de concreto:
b/w = 2.35, a=0.83x10-3 y  =1.40
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1.4 PROTECCION DE PILAS CON TABLAESTACA
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1.5 PROTECCION CON GUARDANIVELES
W = 0.6 Co D
L = 0.67 Co Hb q
W, D, L y Hb en metros
q, Descarga en m2/seg por metro de ancho
Material del Cauce
Co
Limo
18
Arenas Finas
15
Arenas Gruesas
12
Arena y Grava
9
Grava
4-6
Valores de Co

L, L y H en metros
L = (L1+L2+L3+L4)
C <= L/3 +  L
H
Material del Cauce
C
Limo
8.5
Arena Fina y Grava
Material del Cauce
C
Arena Media y Grava 3.5
4.0
Arenas Finas
7.0
Arenas Medias
6.0
Arena con Grava
3.0
Arenas Gruesas
5.0
Grava con Arena
2.5
Valores de C

t = Fs Upm - h2 x Wo
c - 1
Upx = ( h2 + h L - Lx) Wo
L
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t, espesor de conecreto en metros
t = 0.35m Mínimo
Upm, Uplift (ton/m2 )
 c, Peso Volumétrico Concreto (ton/m3 )
Fs, Factor de Seguridad de 1.33
Wo, Peso Volumétrico del Agua (1 ton/m 3)
Upx, Uplift en cualquier punto (ton/m 3 )
 h y Lx en metros
L = (L1+L2+L3+L4) en metros
Wo, Peso Volumétrico del Agua (1 ton/m 3)
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1.6 TIPOS DE PILAS RECOMENDADOS PARA FUTUROS DISEÑOS
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2. MÁRGENES DEL RÍO
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2.1 PROTECCION PARA ESTRIBOS EN TODO EL CAUCE BAJO EL PUENTE
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2.2 PROTECCION LOCAL PARA ESTRIBOS
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PROTECCION EN ESTRIBOS SIN MUROS EN LAS MARGENES DEL RIO-1
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2.4 PROTECCION EN ESTRIBOS SIN MUROS EN LAS MARGENES DEL RIO-2
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2.5 PROTECCION PARA MUROS DE MARGENES CON COLCHON TIPO GAVION
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2.6 PROTECCION PARA MUROS DE MARGENES CON LOSA DE PROTECCIÓN
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3. REPARACIONES EN PUENTES
EXISTENTES DEBIDO A SOCAVACION
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3.1 REPARACION EN PILAS Y ESTRIBOS DE FUNDACION DIRECTA
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3.2 REPARACION EN PILAS Y ESTRIBOS DE FUNDACION CON PILOTES
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3.3 REPARACION EN ESTRIBOS CON SOCAVACION SEVERA
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