cartilla puentes

INSTITUTO NACIONAL DE VIAS PUENTE PROTOTIPO

INSTITUTO NACIONAL DE VAS

SECRETARIA GENERAL TECNICA

CARTILLA DE PUENTES PEATONALES

PUENTE PROTOTIPO

ADVERTENCIA

El uso de esta cartilla exige el cumplimiento absoluto de todas y cada una de las condiciones y especificaciones indicadas en ella. Las aplicaciones que no atiendan cabalmente estos requerimientos y las modificaciones o adaptaciones que se hagan de este documento sern de total responsabilidad de quien las ejecute; por lo tanto el INVIAS y las compaas que participaron en su elaboracin quedan liberados, en estos casos, de cualquier responsabilidad. ESPECIFICACIONES GENERALES Diseo: Cdigo Colombiano de Diseo Ssmico de Puentes y Guide Specifications for Design of Pedestrian Bridges de AASHTO 1997 Construccin: Normas Generales de Construccin del INVIAS y particulares que aparecen en los planos. Materiales: Los indicados en la presente Cartilla o los que defina quien hace los ajustes al proyecto definitivo. Carga viva: 450 k/m2

Frecuencia mnima: 3.0 Hertz


ESPECIFICACIONES TECNICAS PARTICULARES Con el objeto de disponer de un documento apropiado para la construccin de puentes peatonales sobre las vas nacionales, el INSTITUTO NACIONAL DE VIAS, INVIAS, ha decidido elaborar este documento con el fin de que sirva de base a los diseadores y constructores de este tipo estructuras.

Se pretende que sobre la red nacional los puentes que se construyan en el futuro cumplan a cabalidad las exigencias tcnicas contempladas en la normatividad vigente, adems de que respondan a requerimientos estticos que mejoren el entorno rural o urbano. A continuacin se plantean algunas consideraciones generales y especificaciones particulares que debern ser tenidas en cuenta por los diseadores y/o constructores a quienes el INVIAS les encomiende esas labores.

I.- CONSIDERACIONES SOBRE LA LOCALIZACIN DEL PUENTE Y TIPOLOGA DE LA SOLUCIN. La localizacin del puente ser definida por el INVIAS. De acuerdo con la informacin suministrada en los planos arquitectnicos, el puente cruza la va con un sesgo de 40 lo cual es vlido para anchos de va estndares. En el caso en que las reas disponibles para la localizacin conforme a los planos no sea posible, el constructor deber proponer el eje del puente y la

interventora la estudiar y aprobar si lo juzga pertinente; no obstante, la localizacin definitiva deber ser aprobada por el representante del INVIAS. Los puentes considerados en esta cartilla son estructuras de acero constituidas por un sistema atirantado que soporta una plataforma compuesta por vigas en perfiles tipo W sobre las que se apoya el tablero. El sistema atirantado est conformado por una torre inclinada y articulada que se estabiliza mediante tensores posteriores anclados a la cimentacin y tensores que soportan la plataforma. La torre est compuesta por perfiles tubulares de seccin circular. La plataforma se apoya en soportes en tubo con una configuracin en V. Para garantizar la estabilidad estructural se requiri adicionar un soporte en la parte posterior de los puentes. Aunque la plataforma es un diafragma de gran rigidez, la localizacin de las rampas no permite la colocacin de un adecuado arriostramiento transversal el cual es fundamental para garantizar su estabilidad; se aprovech la inclusin del soporte trasero para lograr el arriostrado requerido. Consecuentemente, los puentes a construir son estructuras metlicas conformadas bsicamente por perfiles tipo W de diferentes dimensiones, perfiles rectangulares, platinas, tubos, cables y otros elementos de las caractersticas y especificaciones indicadas en la Cartilla de Puentes Peatonales del INVIAS, Mdulo de Planos Estructurales. Tanto el tablero del puente principal como el de las rampas, tipo caballero, podrn construirse en concreto reforzado o en madera; los pisos en concreto tendrn 8 cm. de espesor y se fundirn apoyados sobre lmina colaborante


(stell deck) del calibre que se muestra en lo planos estructurales. Se excepta el puente TIPO 3, de dos luces, en el cual el tablero no podr ser de concreto sino de madera o de otro material, aluminio por ejemplo, cuyo peso no sobrepase 60 k/m2. En esta cartilla se han definido varios tipos de puentes tal y como se describen a continuacin: PUENTE TIPO 1

Es una estructura de una sola luz con longitud entre torres de 26.81 m con lo cual se pueden salvar vas con ancho hasta de 16.20 m, dependiendo del sesgo elegido. El tablero puede disearse en madera, material liviano como aluminio o placa en concreto con lmina colaborante. PUENTE TIPO 2

Esta estructura tambin tiene una luz pero la distancia entre torres puede variar entre 31.20 m y 41.10 m gracias a la posibilidad de colocar mdulos centrales; en esta forma se pueden salvar vas con anchos hasta de 28.50 m. El tablero puede tener las mismas caractersticas de la del TIPO I. PUENTE TIPO 3

Este puente es de dos luces, tiene longitud variable entre torres y sirve para salvar vas de doble calzada; cada una de estas calzadas puede tener anchos entre 13.20 m y 36.80 m. El tablero debe construirse con base en materiales livianos como madera o aluminio cuya carga mxima no sobrepase 60 kg/m2.

PUENTE TIPO 4

Tambin es de dos luces y puede salvar vas de doble calzada. Los anchos de las vas podran estar comprendidos entre 9.50 m y 33.0 m. El tablero puede construirse con caractersticas semejantes a las de los tipos I y II. Cada uno de los puentes anteriores puede tener diferentes tipos de acceso dependiendo de las condiciones topogrficas del lugar:

Puente con rampas en los dos extremos. Puente con rampa en un extremo y acceso directo en el otro. Puente con acceso directo por ambos extremos.

II.- ESTUDIOS DE SUELOS. La construccin de los puentes que se plantean en esta cartilla obliga la ejecucin de un estudio de suelos que cumpla estrictamente las exigencias del Cdigo Colombiano de Diseo Ssmico de Puentes-1995, principalmente en lo referente al nmero y longitud de las perforaciones (Seccin A.6.3); la definicin del tipo de cimentacin deber hacerse con base en las recomendaciones de dicho estudio. En los diseos de la infraestructura que se presentan en esta cartilla se han supuesto condiciones topogrficas no extremas, es decir se presupone la inexistencia de laderas con pendientes pronunciadas pues en algunos


casos se hace uso de la presin pasiva para la estabilidad de los apoyos; por lo anterior, en la localizacin se tendrn en cuenta estas condiciones y si no se cumplen, el constructor deber hacer los ajustes a los diseos de la cimentacin que demanden las condiciones de la topografa. Los planos de cimentacin que se presentan en la cartilla son vlidos exclusivamente en suelos que permitan cimentar directamente, que no sean licuables o expansivos y que tengan una capacidad portante mayor o igual a 10 t/m2; para los clculos de estabilidad de los elementos de la infraestructura se supusieron los siguientes parmetros: Factor de friccin: 0.5 Peso unitario del material de relleno: 1.8 t/m3 Angulo de friccin interna: 30 En el caso de que los suelos no cumplan alguno de los requisitos anteriores, deber recalcularse la cimentacin conforme a las recomendaciones del estudio de suelos.

III.- REDES DE SERVICIO Ante la posibilidad de existencia de redes de servicios pblicos o de otra ndole en el rea del proyecto, el constructor deber hacer la investigacin correspondiente y ajustar la localizacin del puente a dichas redes o ejecutar alternativas para modificarlas; cualquier modificacin de las redes deber someterse a la aprobacin del INVIAS, previo concepto del

interventor. Bajo ninguna condicin se permitir empezar la construccin del puente sin la investigacin aludida. La investigacin de redes incluye las lneas de media y alta tensin para cumplir con las distancias mnimas que deben existir entre las lneas conductoras de energa y los elementos del puente, principalmente las torres. Es importante sealar que los estudios de redes no tienen un tem de pago especial por lo que debern incluirse en el AIU.

IV.- ESPECIFICACIONES PARTICULARES Tanto el diseo como la construccin de los puentes peatonales deben adelantarse cumpliendo estrictamente, en lo pertinente, todas las especificaciones de diseo y construccin vigentes en el INVIAS. No obstante, a continuacin se presentan aclaraciones a manera de especificaciones particulares; si hubiese contradiccin entre unas y otras primarn las particulares que se presentan en este documento. En los planos estructurales se dan algunas especificaciones de los materiales y de otra ndole las cuales debern tenerse en cuenta y primarn sobre cualquier otro documento de la licitacin.


Los diseos se harn en un todo de acuerdo con el CODIGO COLOMBIANO DE DISEO SSMICO DE PUENTES-1995 y en el documento GUIDE SPECIFICATIONS FOR DESIGN OF PEDESTRIAN BRIDGES de AASHTO-1997, cada uno en lo que fuere pertinente. La carga viva real de diseo ser de 450 k/m2 y la frecuencia natural mnima deber ser como mnimo de 3.0 Hertz. SUPERESTRUCTURA

IV.1 Acero estructural Este trabajo consiste en el ajuste a los diseos, fabricacin, transporte, montaje y pintura de estructuras de acero, de acuerdo con los planos, las especificaciones y las instrucciones del Interventor. Comprende, adems, el suministro de todos los materiales requeridos para la fabricacin de las estructuras, tales como lminas, perfiles, platinas, pernos, anclajes a la infraestructura, soldadura o cualquier otro elemento que hace parte de la estructura, as sea de algn material especial. Se excepta el cable de acero el cual tiene su propia especificacin y se pagar en un tem diferente. IV.1.1 Planos de taller y montaje Los planos estructurales contenidos en la Cartilla son de diseo; por lo tanto, el contratista elaborar los correspondientes planos de taller y de montaje y los someter a revisin y aprobacin por parte de la interventora. No se podrn iniciar los trabajos de la fabricacin de ningn elemento sin la

aprobacin de los planos. Los planos de taller debern ejecutarse con las normas que para tal efecto prescribe la AISC. Como parte de los planos de taller estn los procedimientos de soldadura debidamente aprobados por la Interventora. En el evento de que fuere necesario hacer ajustes a los diseos estructurales por no cumplirse alguna de las condiciones geomtricas establecidas en esta cartilla, el diseador deber presentar, para revisin por parte de la interventora, las memorias de clculo y los planos de diseo correspondientes; una vez aprobados esos documentos, se proceder a elaborar los planos de taller. IV.1.2 Materiales La calidad y dems caractersticas del acero estructural se indican en los planos estructurales. Antes de dar inicio a la fabricacin de las estructuras, deber disponerse de la certificacin de calidad de todos los materiales a emplear en ellas, tales como: perfiles, platinas, lminas, tornillera, pasadores, cables y dems accesorios; la certificacin deber obtenerse a travs de cada fabricante de los materiales y elementos. Todos los materiales y elementos a utilizar debern ser nuevos y de calidad certificada y corresponder con los estrictamente especificados en el diseo


y no se permite ningn tipo de cambio sin la expresa autorizacin del Diseador y del Interventor. Los materiales empleados debern cumplir con las normas AASTHO, AWX, ASTM, AISC. Los accesorios de fundicin que se utilicen debern ensayarse en un laboratorio certificado con la norma ISO pertinente. El diseo propone los siguientes materiales:

Acero estructural: ASTM A36, ASTM A500 Gr.C Ejes : SAE 1045 Cables: 6 X 19 AA IPS galvanizados y preestirados Sockets: REF. G416 para cables de 11/4 y 11/2 ( Open spelter socket, fabricado por The Crosby Group, Inc )

Pernos de anclaje: SAE 1020 Soldadura: E60xx-E70xx Tortillera: SAE Gr 5 Galvanizado: ASTM A123 Pintura: Segn requerimiento del INVIAS Pisos: Concreto y madera, segn requerimiento de INVIAS Cimientos y tablero: Concreto 3.000 psi y refuerzo fy=60.000 psi,

La interventora exigir los certificados de calidad y conformidad de los materiales utilizados y podr, a costo del constructor, hacer las comprobaciones en laboratorio.

IV.1.3 Fabricacin La fabricacin de la estructura ser ejecutada en un taller previamente aprobado por el INVIAS y la Interventora. La fabricacin se har siguiendo los planos de taller previamente aprobados por la Interventora. El Constructor deber presentar para aprobacin los procedimientos de Gestin de la Calidad. Todos los procedimientos de soldadura a emplear en la fabricacin de los diferentes elementos estructurales y los operarios, debern ser calificados de acuerdo con el cdigo AWS D 10.9. Categora AR3 o en su defecto, de acuerdo al captulo 5 Calificacin del Cdigo de Soldadura para Estructuras Metlicas, Edicin Fedestructuras. Igualmente, los soldadores sern sometidos a calificacin visual de acuerdo con los procedimientos aprobados. La fabricacin de los diferentes elementos deber efectuarse de acuerdo con los requisitos de la ltima versin de la norma AISC Cdigo de prctica estndar para edificaciones de acero y puentes. El fabricante y el constructor debern hacer todas las uniones soldadas que se requieran cindose a las dimensiones, localizacin, tipo de electrodos y dems detalles indicados en los planos de taller y de montaje o en las normas aprobadas por el Interventor para este fin. En general, debern utilizarse las normas AWS para efectuar los trabajos de soldadura.


No se permitir el empleo de elementos que hayan estado expuestos a la intemperie por largo tiempo y presenten oxidacin o escamas. El constructor deber reemplazar, a su costa, todos los materiales que se consideren defectuosos y reparar cualquier error por el cual es responsable. IV.1.4 Inspeccin La Interventora inspeccionar todos los procesos de produccin. Todos los soldadores y procedimientos de soldadura sern calificados conforme a las normas ANSI-AWS D.1.1-98. El contratista realizara, a su costa, todos los ensayos y pruebas no destructivas necesarias para garantizar las soldaduras y dems procesos de produccin todo bajo la supervisin y control de la Interventora. IV.1.5 Galvanizado y pintura Todas las estructuras sern galvanizadas en caliente en una planta previamente aprobada por la Interventora. Posterior al galvanizado se podr ejecutar trabajos de soldadura reparando el galvanizado con algn producto de galvanizado en fro previamente aprobado por la Interventora. En caso de presentarse modificaciones o correcciones de errores el contratista deber presentar para aprobacin de la Interventora el procedimiento a seguir. Antes de despachar la estructura a la obra se

aplicar una primera capa de pintura de acabado de acuerdo con lo requerido por el INVIAS o la Interventora. Al finalizar el montaje se aplicar una segunda capa de pintura. IV.1.6 Marcas Cada una de las piezas sueltas que se enven a la obra deber ir marcada con granete con la marca que se especifique en los planos de taller y montaje. IV.1.7 Obras civiles El contratista ejecutar la localizacin y replanteo de los cimientos de acuerdo con la localizacin dada en los planos previamente aprobados por la Interventora. Las excavaciones se realizarn de acuerdo con lo previsto por el estudio de los suelos. El ingeniero de suelos dar su aprobacin a los suelos antes de iniciar la construccin de los cimientos y pilotaje, si fuere el caso. Las obras civiles debern ser ejecutadas por personal idneo y experto en la materia. La Interventora inspeccionar todos los procesos de construccin y dar su autorizacin por escrito para fundir cada cimiento. El contratista se encargar de localizar mediante topografa los pernos de anclaje y dems elementos mecnicos.


IV.1.8 Montaje Las labores de montaje sern ejecutadas por personal idneo y experto en el tema. El contratista presentar para aprobacin de la Interventora los planos y procedimientos de montaje y los equipos que se propone utilizar. El contratista coordinara con el INVIAS y autoridades pertinentes, los permisos de cierre de vas y otros requeridos para la ejecucin del montaje. Especial cuidado debe tenerse con las lneas de alta tensin. El contratista solicitara al INVIAS el espacio de trabajo requerido. El contratista deber proveer equipos que no dependan del suministro de energa elctrica de la red pblica. Todas las piezas debern ser ensambladas de acuerdo con sus marcas y planos de montaje. Las estructuras debern quedar con conexin a tierra de acuerdo con el diseo elctrico aprobado por la Interventora. IV.1.9 Tolerancias Las estructuras debern quedar debidamente aplomadas bajo las tolerancias que permita el Cdigo. Se considera que una pieza individual esta aplomada si el error no excede de 1:500.

IV.1.10 Soportes temporales En caso de requerirse soportes temporales durante el montaje, estos deben estar previstos en el procedimiento de montaje que se someta a aprobacin. Todo soporte temporal debe ser estable, estar debidamente arriostrado y asegurado a sus apoyos. Los apoyos temporales se retirarn previa autorizacin de la Interventora. IV.1.11 Correccin de errores Errores o deficiencias que aparezcan durante el montaje podrn ser corregidas previa presentacin y aprobacin de un procedimiento que garantice su viabilidad. IV.1.13 Acabados Terminadas las labores del montaje estructural y debidamente aceptadas por la Interventora se proceder a la aplicacin de una segunda capa de pintura de acabado, si fuere el caso. Posteriormente se har la colocacin de pisos, cerramientos laterales, iluminacin, etc.; con suficiente anticipacin se deber construir los accesos al puente. IV.2 Cables Este trabajo consiste en el suministro, transporte, corte de cables e instalacin de terminales (sockets) de acuerdo con los planos, con estas


especificaciones y las del fabricante y las instrucciones del Interventor. Comprende adems el suministro de las terminales (sockets) con todos sus accesorios y el encastre correspondiente. De acuerdo con las especificaciones de diseo estructural, los cables deben cumplir con los requerimientos que se indican a continuacin: .-Todos los cables sern de tipo 6x19 AA IPS, galvanizados y pre-estirados (Tendrn 6 torones de 19 alambres por torn, con alma de acero). El diseo contempla la utilizacin de cables de 11/4 o 11/2 con carga de rotura de 89.9 toneladas mtricas. .-Los cables a utilizar en el puente debern ser nuevos, de una sola pieza, sin empalmes ni defectos de fabricacin o manejo y de calidad debidamente certificada por el fabricante. Para el manejo y transporte de los cables debern seguirse las instrucciones del fabricante. .- La interventora efectuar una inspeccin visual de cada carrete para controlar dimetro, peso y longitud. Ningn carrete podr ser utilizado en el montaje del puente hasta tanto no se haya dado la aprobacin por parte de la Interventora. .- Instalacin de los terminales. La operacin de colocacin de los cables en las terminales de anclaje (sockets) deber ser ejecutada por un tcnico especializado en este oficio. La operacin la realizar totalmente de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.

- Medida de los cables. Los cables se han indicado en los planos de acuerdo a las distancias tericas entre los diferentes puntos de anclaje. El constructor deber tener en cuenta que estas son las medidas que se requieren para las condiciones finales de montaje, con la totalidad de la carga aplicada, por lo cual deber definir cules son las condiciones de manejo del cable durante las labores de extendido, medida y montaje pues son de suma importancia en el comportamiento final del puente hacia el futuro. .- Unidad de pago. Los cables se pagarn por metro lineal con base en las distancias tericas indicadas en los planos; comprender el suministro, transporte, corte, instalacin en las terminales (sockets) y dems actividades conexas. Los terminales se pagarn dentro del precio del metro lineal de cable por lo cual se deber tener en cuenta estos elementos en el anlisis de precios unitarios correspondiente. INFRAESTRUCTURA Se denomina infraestructura al conjunto de elementos estructurales en concreto reforzado que sirven para transmitir las cargas a estratos competentes. En la Cartilla se presenta una alternativa de cimentacin la cual podr usarse discrecionalmente y de conformidad con las recomendaciones del estudio de suelos que obligatoriamente deber ejecutarse cumpliendo las exigencias del Cdigo Colombiano de Diseo Ssmico de Puentes.


Para las alternativas planteadas para cada solucin de puente peatonal debern cumplirse los requerimientos contenidos en los planos correspondientes. No obstante las anotaciones en los planos es necesario hacer hincapi en algunos aspectos que debern tenerse en cuenta al hacer modificaciones si el estudio de suelos indica que no se cumplen los supuestos de diseo. Dados la configuracin del puente y su rgimen esttico, en los apoyos se presentan componentes horizontales de gran magnitud relativa que exigen cimentaciones de dimensiones y peso importantes para asegurar la estabilidad al deslizamiento. En el evento de que sea necesario hacer modificaciones, los elementos de la cimentacin directa debern tener un factor de seguridad al deslizamiento de 1.5 como mnimo. Para lograr la estabilidad dentro del factor de seguridad exigido, sobre las zapatas propiamente dichas debe colocarse un relleno en recebo o piedra murriada; en cualquiera de las dos opciones, el relleno deber tener un peso unitario mnimo de 1.8 t/m3.

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