Puente Punta Colorada: Reemplazando y modernizando las vías existentes

Los trabajos de reemplazo y modernización de puentes se vienen dando a lo largo de varias ciudades del país con el fin de agilizar el tránsito provincial. Es así que el Gobierno Regional de Arequipa convocó, hace algún tiempo, a la construcción del nuevo puente Punta Colorada para que reemplace a la antigua infraestructura del mismo nombre, de un solo carril y que se ubicaba a escasos metros de distancia. El resultado es una superestructura  tipo viga continua, de sección variable en concreto pretensado, apoyado sobre dos pilares intermedios. La longitud de la vía alcanza los 180 m.

En el kilómetro 37+ 400 de la Carretera Departamental de Arequipa N°103, hacia Aplao-Cota­huasi, ubicamos el nuevo puente Punta Colorada, a escasos metros de distancia del viejo puente. Está ubicación se debió, según los proyectistas, a la ventaja de un menor trabajo de demolición de viviendas, evitar los trámites previos de expropiación de las mismas en el acceso de la margen derecha y tener un cruce más perpendicular al cauce del río.

De acuerdo con el estudio hidro­lógico, la mínima longitud, sin contar con los anchos de los pilares era de 140 m para poder aforar adecuadamente los caudales extraordinarios de avenidas de 100 años. Sin embargo, la longitud final alcanzó los 180 m, en conformidad con el MTC.

CARÁCTERÍSTICAS 

La rasante está a unos 10 m del fondo del cauce, que da un claro libre de 1.50 m (en la pequeña longitud de los acarte­lamientos) a 3.00 m (en el centro de los tramos), sobre el nivel de aguas extraordinarias para el fondo de viga de la súper estructura.

El puente tiene un ancho de 7.20 m entre sardineles y 0.90 m de sardineles a cada lado, para un ancho total del tablero de 9 m y un bombeo del 2% entre el centro de la calzada y los sardineles. El ancho de la carretera en los accesos es de 7.20 m, con bermas de 1.20 m a cada lado, para un total de 9.60 m de ancho útil de la plataforma, en el terraplén.

PROYECTO ESTRUCTURAL

El proyecto consistió en una superestructura tipo viga continua de tres tramos: 55, 70 y 55 m, de sección variable en concreto pretensado apoyado sobre dos pilares intermedios.

Los pilares son tipo tarjeta en voladizo, de concreto armado, cimentadas, con cajones a más 10 m del fondo del cauce, debajo de la cota recomendada por los estudios geotécnicos y muy por debajo del nivel de socavaciones.

El tablero es una viga tipo cajón de dos celdas, de peralte variable entre 3.50 m en los apoyos y 1.70 m en el centro de luz, de concreto pretensado. Usa tres vigas de 0.50 m de espesor. Las exteriores tienen una inclinación constante para el peralte variable entre 3.50 m y 1.70 m de la viga. Se tuvieron ensanchamientos de las vigas en las zonas de anclaje de las unidades de pretensado. La losa superior es de 0.20 m de espesor y la losa inferior de 0.15 m. La calzada de 7.20 m de ancho tiene un bombeo del 2% para el drenaje de la calzada. Los sardineles son de 0.90 m de ancho, a 0.25 m de altura sobre la calzada. A lo largo de su borde exterior se colocaron barandas

El estribo derecho es de concreto simple, cimentado con zapata de concreto ciclópeo en la estribación rocosa de esa margen. El estribo izquierdo es de concreto armado, cimentado en conglomerado, con zapata de concreto ciclópeo, detrás del muro de defensa construido en esta margen.

TABLERO

El concreto del tablero es de f’c=350 kg/cm2 . Para el análisis estructural se tomó como Módulo de Elasticidad Ec=250,000 kg/cm2, Módulo de Corte Gc=107,000 kg/cm2 y un peso específico w=2.4 T/m3. De acuerdo con los términos de referencia del concurso, la sobrecarga de tránsito fue los camiones C-30 del Reglamento Francés.

Para los efectos de flexión, compresión y de las fuerzas cortantes se tomaron las propiedades de la viga cajón con peralte variable, excluyendo los sardineles, que se vaciaron posteriormente.

El análisis estructural de la superestructura se efectuó con un modelo de pórtico plano, con elementos de sección variable para cada etapa de construcción. En la primera etapa, la estructura consistió de 8 elementos y 9 nudos, con dos nudos de apoyo. Se simularon apoyos elásticos para el tramo de falso puente que permaneció en su sitio hasta vaciarse la segunda etapa.

La segunda etapa, con la estructura completa, consistió de 6 elementos y 7 nudos, con cuatro nudos de apoyo. Un pilar es fijo y los otros apoyos móviles.

DISEÑO ESTRUCTURAL DEL TABLERO

Con los diagramas de los momentos flectores y de fuerzas axiales para la viga cajón del tablero, se calcularon las fuerzas pretensoras necesarias en las secciones críticas y luego se verificaron los esfuerzos en las fibras extremas de las secciones de la viga cajón. Con los diagramas de fuerzas cortantes se determinaron los estribos necesarios.

El diseño transversal de la losa se hizo de acuerdo con el Método de Westergaard, mientras que los cálculos de las armaduras de acuerdo al Reglamento de la AASHTO.

 

PILARES

Del estudio geológico y geotécnico se han obtenido los valores de las presiones admisibles en el suelo de cimentación de 10 kg/cm2 a -10 m del fondo actual del cauce sobre un estrato de conglomerado, denso y compacto

Las cimentaciones de los pilares fueron cajones abiertos, de concreto armado de f’c=210 kg/cm2, de 8 m de altura y 8 x 10 m en planta, con espesores de pared de 0.50 m. Fueron construidos e hincados por etapas, pero no se rellenaron sus interiores. Los pilares son tipo tarjeta en voladizo de 8 m de altura, de concreto armado de f’c=280 kg/cm2, de 6 m de ancho y espesor variable de 2 m en la base y 1.50 m en la parte superior.

ESTRIBOS

Para el estribo izquierdo, el estudio geológico y geotécnico dio como valores de las presiones admisibles en el suelo de cimentación 8 kg/cm2 a -8 m del nivel actual del terreno sobre un estrato de conglomerado, denso y compacto. Las cimentaciones de este estribo son zapatas de concreto ciclópeo, de 2.50 m de altura y 3.50 a 7.00m de ancho.

La elevación del estribo izquierdo fue en concreto armado de f’c=210 kg/cm2, de 13 m de altura, de ancho variable de 1 m en la base y 0.25 m en la parte superior, reforzados con contrafuertes, que son de forma triangular, de 8.00 a 10.00 m de altura y 0.50 m de espesor.

En cuanto al estribo derecho, el estudio geológico y geotécnico dio como valores de las presiones admisibles en el suelo de cimentación de 9 kg/cm2 a -4.5 m del nivel actual del terreno sobre el macizo rocoso de esta margen. Las cimentaciones del estribo derecho son zapatas de concreto ciclópeo, de 1 m de altura y 2.80 m de ancho. El estribo es tipo gravedad de 3.50 m de altura, de concreto simple de f’c=175 kg/cm2, de ancho variable de 2.30 m en la base y 0.25 m en la parte superior.

Por la magnitud de los desplazamientos que pueden ocurrir, se escogieron las juntas de expansión tipo peine. En el estribo derecho se tendrá una desplazamiento máximo de 16 cm y en el estribo izquierdo de 8 cm por variación de temperatura, encogimiento plástico y de fragua del concreto.

Los tubos de drenaje de la calzada son fierro galvanizado, de 4” de diámetro y se han colocado a cada 5 m a lo largo del tablero, en la esquina formada por la losa y el parapeto de ambos lados. Adicionalmente, se instalaron tubos de drenaje de 3” de diámetro de fierro galvanizado, en las celdas de la viga cajón, para drenar el agua entrampada durante el vaciado del concreto.

La carpeta asfáltica es de 0.05 m de espesor y cubre todo el ancho de calzada del puente, siguiendo el bombeo del 2% de la losa, del centro a los sardineles. El asfalto fue colocado en frío. En cuanto a las losas se consideraron 5 m de losa de acceso apoyada en la parte posterior superior de los estribos, en ambas márgenes.

Las barandas, en tanto, están conformadas de postes y pasamanos de acero estructural, en módulos de 12 m. Los postes son 2 tubos rectangulares de 0.10 x 0.05 m de sección y están espaciados cada 2.75 m, empernados a una plancha de base en el volado de la vereda. Los pasamanos son tubos rectangulares de 0.10 x 0.05 m de sección y están a una altura de 0.90 m sobre la vereda.

PREESFORZADO DEL PUENTE PUNTA COLORADA

Una de las etapas más importantes de este puente fue su preesforzado. Para ello se emplearon 50 toneladas de acero de pretensar de diámetro 0.6” (Especificación ASTM A416, Baja Relajación, Grado 270 Kips). Los ductos de 80 mm de diámetro son metálicos y corrugados. Además, fueron fabricados en los talleres de la empresa colaboradora con fleje de acero galvanizado de 0.30 mm de espesor. Por otro lado, los anclajes multitorón pertenecen al Sistema Dywidag Systems International.

Los tramos laterales de 69 m se apoyan en un extremo sobre los estribos, mientras que en el otro extremo se apoyan sobre los pilares centrales. En los tramos laterales, la fuerza final de tensado es 2,360 toneladas, obtenida mediante 12 tendones múltiples de 12 torones de 0.6” c/u. Además sobre los pilares se realizó un tensado adicional equivalente a 650 toneladas.

Los tramos laterales están unidos por un tramo central de 42 m que completa la longitud total del puente igual a 180.00 m. El tramo central lleva una fuerza final de preesfuerzo de 2,100 toneladas. Además, se consideró un preesfuerzo de continuidad a lo largo de todo el puente cuya fuerza final es 1,150 toneladas.

Una de las particularidades de este puente es que en la primera etapa de ejecución de los tramos laterales se dejaron previstos los tendones que sujetarían al tramo central. Además, los anclajes activos para realizar el tensado del tramo central se colocaron en la parte interior del cajón (blisters), y por lo tanto el proceso de tensado fue efectuado desde el interior de la viga cajón del puente.

FICHA TÉCNICA

Propietario: Gobierno Regional de Arequipa. Contratista: Consorcio Puente Majes (Construcciones Civiles y Portuarias – CIPORT S.A., Corporación Cromos S.A.C., E Reyna C. Contratistas Generales S.A.). Monto del Contrato: S/. 14’538,251.73. Gerencia del Proyecto: Comité Técnico Administrativo: Ing. César Enrique Fuentes Reynafarge, Ing. Juan Castillo Sánchez, Ing. Euclides Reyna Cabada. Proyectista: Ing. Oscar Muroy Muroy. Ing. Residente: Ing. Fernando Aguilar Rojas. Colaboradores: Samayca Ingenieros SAC.; Secrex – Compañía de seguros. Supervisión: Consorcio del Sur (CIVSA – Ely Cordova Vilela). Maestro de Obra: Sr. Richard Eustaquio Villareal.

Publicado en la sección de ingeniería Cementa del periódico Construcción y Vivienda Ed. 347