ESTUDIOS PRELIMINARES

Los estudios preliminares son todos aquellos que sirven para obtener los datos necesarios para la elaboración de los anteproyectos y proyecto de un puente Los estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra son:

Estudios topográficos

Estudios Hidrológicos e Hidráulicos

Estudios Geológicos y Geotécnicos

Estudios de Riesgo sísmico

Estudios de Impacto Ambiental

Estudios de Transito

Estudios Complementarios

Estudios de trazos de vía

ESTUDIOS TOPOGRAFICOS

Al rendir un informe sobre los estudios topográficos llevados a cabo para la construcción de un puente, además de dar el nombre del río o barranca, camino correspondiente, tramos del camino en el cual se encuentra, etc., estos estudios tendrán como objetivos:

a) Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos correspondientes

b) Proporcionar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales

c) Establecer puntos de referencia para el replanteo durante la construcción.

d) Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, así como la ecología y sus efectos en el medio ambiente.

Los estudios topográficos deberán comprender como mínimo lo siguiente:

Levantamiento topográfico general de la zona del proyecto, documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1m y comprendiendo por lo menos 100 m a cada lado del puente en dirección longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en dirección transversal (la del río u otro obstáculo a ser transpuesto).

Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y sus accesos, con planos a escala entre 1/100 y 1/250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con secciones verticales tanto en dirección longitudinal como en dirección transversal. Los planos deberán indicar los accesos del puente, así

como autopistas, caminos, vías férreas y otras posibles referencias. Deberán indicarse igualmente con claridad la vegetación existente.

En el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo. Será necesario indicar en planos la dirección del curso del agua y los límites aproximados de la zona inundable en las condiciones de aguas máximas y mínimas, así como los observados en eventos de carácter excepcional. Cuando las circunstancias lo ameriten, deberán indicarse los meandros del río.

Ubicación e indicación de cotas de puntos referenciales, puntos de inflexión y puntos de inicio y término de tramos curvos; ubicación y colocación de Bench Marks.

Levantamiento catastral de las zonas aledañas del puente, cuando existan edificaciones u otras obras que interfieran con el puente o sus accesos o bien que requieran ser expropiadas.

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS

Al momento de realizar cualquier proyecto de infraestructura somos conscientes de la necesidad fundamental de conocer datos del terreno donde actuaran las cargas estructurales, con el fin de preveer el comportamiento del mismo a los esfuerzos y usos a los que se vera sometido.

Los sondeos de investigación los alternamos con ensayos de penetración, como Ensayo de penetración dinámica Ligera, penetración estándar (S.P.T.), toma de muestras inalteradas, los cuales son correlacionadas con los parámetros obtenidos en los ensayos de penetración, ayudados además de la columna litológica obtenida podemos interpretar adecuadamente la caracterización geotécnica del terreno.

Evidentemente, estos ensayos los debemos complementar con los que hacemos en el laboratorio para acabar de definir las características físicas y químicas del terreno.

Las grietas en la estructura suponen asientos diferenciales importantes, generalmente acompañados de giros e incluso vuelcos de la estructura. Solamente a través de un estudio geotécnico preciso podemos aproximarnos con cierta verosimilitud a conocer la carga que puede soportar un terreno sin que presente asentamientos mayores a los admisibles, ya que los asentamientos diferenciales van generalmente acompañadas de giros y finalmente volteos de la estructura considerada. Con unos datos fiables resultantes de la prospección realizada y la justificación geotécnica podemos definir una cimentación lo más adecuada posible tanto para el tipo de estructura como para el terreno sobre el que se va a construir.

A través de la investigación del subsuelo con la extracción de muestras obtenemos la columna estratigráfica de la zona de estudio. Además parámetros físico-químicos y geomecánicos a la profundidad de cimentación, que, junto con un apoyo geológico de la zona podemos emitir conclusiones precisas.

ESTUDIOS HIDRAULICOS E HIDROLOGICOS

Los objetivos de estos estudios son establecer las características hidrológicas de los regimenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la estructura.

Los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentes

ALCANCE DEL ESTUDIO

Se requiere una estimación del caudal de avenida máxima para un periodo de retorno de 50 años que permita usarlo como parámetro de diseño en el cálculo hidráulico, de esta manera se pueden optimizar las diferentes secciones de importancia hidráulica con la idea de que la estructura del puente funcione en un periodo de vida útil bajo los supuestos y resultados de los enfoques de análisis y los valores calculados.

ELEMENTOS A INCORPORAR EN EL ESTUDIO

Intensidad de lluvia

Se deben caracterizar los hietogramas característicos y usar las curvas de intensidad - duración y frecuencia para el periodo de retorno establecido.

Morfología de la cuenca y fuentes

El proyectista usara y calculara todos los parámetros que considere fundamentales para estimar el caudal de avenida máxima que afectara cada puente, delimitara la cuenca en la forma apropiada, delimitara las aéreas de influencia, la pendiente media del río, el índice de compacidad, la figura equivalente que representaría a la cuenca, uso de mapas de isoyetas, configuración dendrítica de los canales naturales y la forma en que afectan el diseño los sistemas de drenaje. Se usara información de estaciones hidrológicas.

Calculo del caudal de escorrentia

El método usado para correlacionar la precipitación ocurrida con el caudal puentes

• Ministerio será justificado y es responsabilidad del grupo profesional haber involucrado las variables más importantes de acuerdo al método elegido.

Si fuese necesario calcular un solo coeficiente de escorrentía este debe ponderar de una manera proporcional a los diferentes tipos de cobertura que existan en el área de la cuenca. Debe dejarse constancia de la fórmula para el tiempo de concentración que el diseñador utilice.

Hidráulica

Es necesario conocer el caudal máximo en época de avenidas, determinar la celeridad del curso de aguas cuando ocurran las avenidas, la frecuencia y duración de las mismas, la razón de cambio de la tabla de aguas, el nivel máximo permisible o el realmente alcanzable, la dirección más representativa de la corriente en la sección donde se ubica el puente, también deben considerarse los niveles de aguas máximas extraordinarias (ÑAME).

Los análisis hidráulicos permiten calcular la velocidad de la corriente durante las avenidas y ello incide directamente en la socavación y posterior sedimentación.

Análisis de la información

• Minutario

El modelo hidrológico e hidráulico, precipitación - escorrentía se presentara mediante ejecuciones de programas de computadora actualizados que den proyecciones y simulaciones de utilidad hidrológica e hidráulica y cuyas impresiones puedan ser observadas en cualquier instante por el ingeniero designado por la administración, entregando además del informe correspondiente los archivos ejecutables para su revisión.

Métodos de Hidrología Utilizados

Análisis de Frecuencia

Método del Hidrograma Unitario

Método Racional

ESTUDIOS GEOLÓGICOS

Los objetivos de los estudios geológicos son establecer las características geológicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificando tanto su distribución como sus características geotécnicas correspondientes.

El programa de estudios deberá considerar exploraciones de campo, cuya cantidad será determinada con base a la envergadura del proyecto.

Los estudios geológicos comprenderán:

Descripción geomorfológico

Zonificación geológica de la zona

Identificación y características de fallas geológicas

Definición de zonas de deslizamientos, y aluviones sucedidos en el pasado y de potencial ocurrencia en el futuro

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

Se llama Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) al procedimiento técnico-administrativo que sirve para identificar, prevenir e interpretar los impactos ambientales que producirá un proyecto en su entorno en caso de ser ejecutado, todo ello con el fin de que la administración competente pueda aceptarlo, rechazarlo o modificarlo. Este procedimiento jurídico administrativo se inicia con la presentación de la memoria resumen por parte del promotor, sigue con la realización de consultas previas a personas e instituciones por parte del órgano ambiental, continúa con la realización del EsIA (Estudio de Impacto Ambiental) a cargo del promotor y su presentación al órgano sustantivo. Se prolonga en un proceso de participación pública y se concluye con la emisión de la DIA (Declaración de Impacto Ambiental) por parte del Órgano Ambiental.

Estudio de impacto ambiental preliminar

Los estudios de impacto ambiental son desarrollados con información bibliográfica disponible que reemplaza al EIA en aquellos casos en que las actividades no involucran un uso intensivo ni extensivo del terreno, tales como la aerofotografía, aeromagnetometría, geología de superficie, o se trate de actividades de reconocido poco impacto a desarrollarse en ecosistemas no frágiles.

Son estudios que el proponente elabora para contrastar la acción con los criterios de protección ambiental y que le ayuda a decidir los alcances del análisis ambiental más detallado.

ESTUDIOS DE RIESGO SÍSMICO

Los estudios de riesgo sísmico tendrán como finalidad la determinación de espectros de diseño que definan las componentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentación.

Requerimiento de los Estudios

El alcance de los estudios de riesgo sísmico dependerá de:

• La zona sísmica donde se ubica el puente

• El tipo de puente y su longitud

• Las características del suelo

Para los casos siguientes podrán utilizarse directamente las fuerzas sísmicas mínimas especificadas en el Título II de este Manual, sin que se requieran estudios especiales de riesgo sísmico para el sitio:

• Puentes ubicados en la zona sísmica 1, independientemente de las características de la estructura.

• Puentes de una sola luz, simplemente apoyados en los estribos, independientemente de la zona donde se ubiquen.

• Otros puentes que no correspondan a los casos explícitamente listados en lo que sigue. Se requerirán estudios de riesgo sísmico para los puentes que se ubiquen en las zonas 1, 2, 3 ó 4, en los siguientes casos:

• Puentes colgantes, puentes atirantados, puentes de arco y todos aquellos puentes con sistemas estructurales no convencionales, siempre que - en cualquiera de los casos mencionados - se tenga una luz de más de 90m. y/o el suelo corresponda al perfil tipo S4.

• Otros puentes, incluyendo puentes continuos y simplemente apoyados de múltiples luces, con una longitud total de la estructura mayor o igual a 150

Alcances

Cuando se requiera un estudio de riesgo sísmico para el sitio, éste deberá comprender como mínimo lo siguiente:

• Recopilación y clasificación de la información sobre los sismos observados en el pasado, con particular referencia a los daños reportados y a las posibles magnitudes y epicentros de los eventos.

• Antecedentes geológicos, tectónica y sismotéctonica y mapa geológico de la zona de influencia.

• Estudios de suelos, definiéndose la estratigrafía y las características físicas más importantes del material en cada estrato.

Cuando sea procedente, deber determinarse la profundidad de la capa freática.

• Prospección geofísica, determinándose velocidades de ondas compresionales y de corte a distintas profundidades

• Determinación de las máximas aceleración, velocidad y desplazamiento en el basamento rocoso correspondientes al “sismo de diseño” y al “máximo sismo creíble”. Para propósitos de este Reglamento se define como sismo de diseño al evento con 10% de probabilidad de excedencia en 50 años, lo que corresponde a un período de retorno promedio de aproximadamente 475 años. Se considera como máximo sismo creíble a aquel con un período medio de retorno de 2500 años.

• Determinación de espectros de respuesta (correspondientes al “sismo de diseño”) para cada componente, a nivel del basamento rocoso y a nivel de la cimentación.

Métodos de análisis

La información de sismos pasados deberá comprender una región en un radio no menor que 500 km desde el sitio en estudio.

El procesamiento de la información se hará utilizando programas de cómputo de reconocida validez y debidamente documentados. Deberán igualmente justificarse las expresiones utilizadas para correlacionar los diversos parámetros.

Los espectros de respuesta serán definidos a partir de la aceleración, la velocidad y el desplazamiento máximos, considerando relaciones típicas observadas en condiciones análogas.

Cuando la estratigrafía sea aproximadamente uniforme, los estudios de amplificación sísmica podrán realizarse con un modelo monodimensional. El modelo deberá ser capaz de transmitir componentes de hasta 25 Hertz sin filtrar significativamente la señal.

ESTUDIOS DE TRÁNSITO

Obtener datos reales relacionados con el movimiento de vehículos sobre puntos específicos dentro de un sistema de carreteras o calles expresadas en relación al tiempo. Se pueden realizar en redes viales, intersecciones, puentes, casetas de cobro, túneles, etc. Se tienen aplicaciones en:

Planeación

Estimación de los cambios anuales de los volúmenes de tránsito

Clasificación sistemática de carreteras

Modelos de asignación y distribución de tránsito

Desarrollo de programas de mantenimiento, mejoras y prioridades

Análisis económicos

Estimativos de la calidad del aire

Estimativos del consumo de combustibles

Diseño

Ampliaciones

Determinación de requerimientos de nuevas carreteras

Estudios de velocidad

La velocidad de los vehículos es un indicador de la eficiencia de un sistema vial. Se tienen aplicaciones en:

Tendencias de velocidades

Lugares con problemas de velocidad

Planeación de la operación del tránsito, regulación y control: (I) establecer límites de velocidad, tanto máxima como mínima, (II) determinar las velocidades seguras para curvas horizontales y aproximaciones a intersecciones, (III) establecer longitudes de zonas de rebase prohibido, (IV) localizar y definir tiempos de semáforos y, (V) analizar zonas de protección en escuelas

Evalúa la calidad del movimiento vehicular a lo largo de una ruta y determina la ubicación, tipo y magnitud de las demoras del tránsito

Estudios de capacidad

Determinación del máximo volumen horario de personas o vehículos que razonablemente se pueda esperar pasen por un punto o tramo uniforme de un carril o calzada durante un periodo de tiempo dado en condiciones imperantes de vía, tránsito y control.

Otros estudios

Planeación y desarrollo de encuestas origen-destino, aforos, análisis de capacidad vial, estudio de velocidades, encuestas de preferencias declaradas y reveladas. Con el objeto de caracterizar la operación de

los vehículos que circulan por la Red Carretera Nacional, así como la determinación e identificación de tiempos de demora y sus principales causas.

http://www.mopt.go.cr:10039/portal/Puentes/Documentos/tr-hidrologicos-hidraulicos.pdf

http://progein.blogspot.mx/

http://ingenieriacivilcoatza.blogspot.mx/2008/10/estudios-preliminares-para-el-diseo-de.html

http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/manual/Puentes2003/manual/titulo1-4.pdf