PROLONGACIÓN DEL EJE VIAL 5 PONIENTE

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Published on June 8, 2016

Author: AcademiaDeIngenieriaMx

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1. MÉXICO PROLONGACIÓN DEL EJE VIAL 5 PONIENTE ESPECIALIDAD: CIVIL Francisco de Pablo Galán Ingeniero Civil Fecha de ingreso: 26 de Marzo de 2015 México, Distrito Federal

2. Prolongación del eje vial 5 Poniente CONTENIDO Página Resumen ejecutivo 1. Introducción 4 2. Túneles paraletos 5 2.1 Descripción del proyecto 2.2 Características geotécnicas del lugar 2.3 Características geométricas de los túneles 2.4Criterios de estabilidad 2.5 Relaciones esfuerzo-deformación 2.6 Diseño del revestimiento 2.7 Portal de entrada al túnel 2.8 Procedimiento constructivo 2.9lnstrumentación 2.1OControl de calidad 3. Puente Tarango 21 3.1 Descripción del proyecto 3.2 Sistema estructural 3.3 Análisis de los elementos estructurales 3.4 Procedimiento constructivo 3.5 Control de calidad 4. Paso deprimido 29 4.1 Descripción del proyecto 4.2 Proyecto estructural 4.3 Procedimiento constructivo 4.4 Anclas de presfuerzo 4.5 Tratamiento de minas 4.6 Control de calidad S. Conclusiones 34 ANEXOS 1 Fotografías II Curriculum Vitae Civil 2

3. Prolongación del eje vial 5 Poniente RESUMEN EJECUTIVO El presente artículo incluye una descripción de los trabajos que se realizaron en la construcción de la prolongación del eje vial 5 Poniente. La obra tiene la particularidad de que intervienen tres tipos de estructuras, que se ubican en una zona urbana del Distrito Federal con alto índice de población. El propósito de esta construcción es aliviar el tránsito en la zona, proporcionando otra alternativa a los ejes viales del área. En el siguiente desarrollo se busca vincular el proceso constructivo con los principios teóricos que sirvieron de base al diseño estructural. Las estructuras que se comentarán son dos túneles paralelos que pasan cerca y en algunos casos por debajo de construcciones muy sensibles a los desplazamientos del suelo; la siguiente estructura corresponde a un puente de 206 metros de longitud que atraviesa la Barranca de Tarango, en donde el procedimiento constructivo fue muy importante para resolver el montaje de las piezas del puente, pesadas y de grandes dimensiones, respetando al mismo tiempo las condiciones ambientales. Finalmente se describe la construcción de una vialidad deprimida y confinada, cuya solución estructural facilita su construcción. Son tres soluciones a tres problemas diferentes que destacan la importancia de la creatividad del ingeniero durante la práctica profesional. Palabras clave: Túnel; Excavación: Revestimiento del túnel; Puente; Cimbra deslizante; Pilas; Viaducto Civil 3

4. ción del ele vial 5 Poniente 1. INTRODUCCIÓN En el trabajo se describe lo realizado en la construcción del eje 5 Poniente en el año de 2005. Este eje es una arteria primaria, confinada en su mayor parte, que se inicia en el Distribuidor vial San Antonio y termina en la Avenida Rómulo O'Farrill. Paralela al Anillo Periférico, capta gran parte del tránsito que se genera en la zona, distribuyéndolo entre estas vialidades. Asimismo es una vía alterna para el tráfico que se inicia o dirige hacia el poniente de la Ciudad. Esta vialidad representa un mejoramiento del tránsito en la zona, al facilitar el incremento ordenado de la red vial y la comunicación entre algunas colonias de la Delegación Alvaro Obregón. El informe se refiere al tramo comprendido entre el conjunto habitacional de Lomas de Plateros y la avenida Rómulo O'Farrill, con una longitud aproximada de 2000 metros. La construcción de esta vialidad incluye dos túneles que pasan por debajo de la Avenida 5 de Mayo y de una subestación de la Comisión Federal de Electricidad, un puente que atraviesa la Barranca Tarango y finalmente una vialidad deprimida que evita los cruces con las calles aledañas (Figura 1). En el proyecto ejecutivo adquiere importancia relevante el procedimiento constructivo, que a su vez requiere de una supervisión participativa, a fin de lograr construcciones de calidad que cumplan con las normas y especificaciones en vigor. Para el proyecto de la construcción, se requirió la elaboración de estudios de geotecnia, para lo cual se realizaron sondeos y las pruebas de laboratorio correspondientes. El lugar en donde se localiza, corresponde a la zona geotécnica de Lomas, de acuerdo con la clasificación contenida en el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal. Civil 4

5. Prolongación del eje vial 5 Poniente 2. TÚNELES PARALELOS 2.1 Descripción del Proyecto La construcción de los túneles se justifica al pasar la vialidad por terrenos en donde existe una subestación de la Comisión Federal de Electricidad, lo cual impide una solución de tipo superficial. El trazo general de la vialidad sigue una línea de cables de alta tensión, por lo que no fue necesario afectar terrenos de propiedad particular. La existencia de viviendas cercanas obligó a extremar las precauciones durante la construcción. Siguiendo el sentido Norte-Sur, uno de tos túneles se inicia con una rampa de acceso de 162 m de longitud, con taludes protegidos con concreto lanzado de f'c=200 (kg/cm 2) y anclas estabilizadoras de longitud variable. A continuación sigue el túnel propiamente dicho, de 296 (m) de largo, 7.75 (m) de altura y un ancho de 10.81 (m) que definen una calzada de 7 (m) y dos banquetas de 1.50 (m) (Figura 3). El segundo túnel de 294 (m) de longitud, tiene al norte una rampa de salida de 140 (m) con taludes revestidos con concreto lanzado y estabilizados con anclas de acero. En este caso se construyó un túnel falso de 17 (m) de longitud a la entrada y otro de 37 (m) a la salida. Ambos son de concreto reforzado de f'c=250 (kg/cm 2). Los dos túneles están revestidos con una capa de concreto lanzado de 25 cm de espesor y resistencia f'c = 300 (kg/cm 2), reforzado con fibras metálicas. La parte inferior de los túneles o "cubeta", es un arco circular de concreto sobre el que se colocó una base hidráulica para soporte del pavimento asfáltico. Los túneles cuentan con los servicios necesarios para su operación, como banquetas, drenaje, iluminación y señalamiento. 2.2 Características geotécnicas del lugar Los estudios de geotecnia son fundamentales en este tipo de construcciones, ya que los resultados dependen en gran medida de la exactitud con que se obtengan las características del suelo. Cuanto Civil 5

6. Prolongación del eje vial 5 Poniente mayor conocimiento se tenga sobre las propiedades del material que atraviesa el túnel, menor será la divergencia con las propiedades que se utilicen en el diseño de la estructura. La vialidad se ubica en la formación geológica Tarango Superior, constituida por una alternancia de tobas de color café y conglomerados (Figura 2). La exploración geotécnica realizada en el lugar proporcionó la siguiente estratigrafía: • Rellenos heterogéneos Están formados por arcilla arenosa con fragmentos de grava, cascajo y basura. Se encuentran aislados y distribuidos de manera aleatoria. En gran parte corresponden al producto de la explotación de una antigua mina a cielo abierto que existía en la zona, por lo que en algunos lugares alcanzan profundidades hasta de 40 (m). • Tobas pumíticas arcillosas Subyaciendo a los rellenos y según la profundidad, se encuentran tobas arcillosas que varían de color café claro a oscuro. Son tobas que se pueden considerar como blandas. El espesor del estrato es variable, con un valor promedio de (20m). Es el material predominante a lo largo de la excavación del túnel. • Arenas azules Intercaladas en el estrato anterior se encuentran lentes de arenas azules andesíticas, que contienen algunos limos y gravas. Son arenas muy compactas cuando están confinadas, pero pierden esta propiedad al estar expuestas a la intemperie. • Arenas pumíticas También se encuentran estratos de arena pumítica cuyo color varía de café claro a gris. • En la zona sur, existen cavernas originadas por la explotación de materiales hace algunos años. En este caso se hicieron estudios geológicos y posteriormente, sondeos para ubicarlas. Los túneles de este proyecto se localizaron en materiales que se definen como tobas pumíticas y tobas arcillosas. Son confiables para localizar los túneles. Sin embargo, es necesario cuidar el proceso constructivo al pasar por zonas con arenas sueltas Civil 6

7. Prolongación del ee vial 5 Poniente 2.3 Características geométricas de los túneles La geometría final de la sección transversal del túnel es resultado de las limitantes viales del proyecto, de las características del suelo y del análisis estructural. El ancho del túnel es de 10.81 (m), y es ocupado por dos carriles de circulación más las banquetas peatonales. Asimismo se proporcionó a la sección una altura mínima de 7.75 (m) por razones de estabilidad y para permitir la circulación de vehículos pesados. Con estos parámetros se definió una sección transversal que incluye cuatro radios de curvatura (Figura 3). Para evitar una sección mayor, se prefirió la solución de construir dos túneles paralelos de menores dimensiones. La profundidad de desplante del túnel se definió para alojarlo en terreno estable y reducir la posibilidad de una faMa. Por ello se escogió una profundidad mínima de la clave "(H)", de 7 (m) que lo califica como un túnel somero ya que su relación con el diámetro, "H/D", es de 0.648 < 1.7. Ambos túneles tienen una pendiente longitudinal de 4.7 %, siendo el extremo sur el de cota más baja. Los ejes de ambos túneles son sensiblemente paralelos y se encuentran a una separación de 20 metros, para evitar un posible efecto de interacción entre ambos, sobre todo durante el proceso de construcción. Durante la excavación, los frentes de los túneles deben ir desfasados una longitud equivalente a un diámetro, por la misma razón. 2.4 Criterios de estabilidad En el diseño se define el procedimiento constructivo para realizar la excavación en condiciones de seguridad, lo que también implica definir las características del revestimiento. En un principio, antes de iniciar la excavación, la masa de suelo se encuentra en equilibrio, sometida a la acción de su peso, las acciones aplicadas sobre la superficie exterior y a las fuerzas internas resistentes En el tramo excavado, un volumen que originalmente se apoyaba sobre el terreno, queda sin apoyo y se mantiene en su lugar por la acción de las fuerzas cortantes resistentes que se desarrollan en el suelo. Esta condición puede llegar a la falla si las fuerzas que se aplican son superiores a la resistencia del suelo. En este caso se requerirá Civil 7

8. Prolonciación del eje vial 5 Poniente colocar una estructura de soporte en el área excavada. Hay que considerar que el avance de la excavación va acompañado de deformaciones, producto de las alteraciones que sufre el suelo. El diseño geotécnico del túnel se realizó según los siguientes procedimientos: • Por el Método de Elementos Finitos, aplicando alguno de los programas de cómputo existentes. Permitió obtener el estado de esfuerzos y deformaciones en el túnel y en la masa de suelo que lo rodea, así como los asentamientos en la superficie exterior. • También se utilizó el Método Simplificado de Estabilidad de Túneles, desarrollado por el Profesor Enrique Tamez. Así se define el procedimiento constructivo, en función de los factores de seguridad para cada etapa de la excavación. Es conveniente describir brevemente el Método Simplificado de Estabilidad de Túneles, porque proporciona a la supervisión elementos de juicio sobre los mecanismos de falla y las etapas a cuidar durante el proceso constructivo. La falla durante la excavación de un túnel se puede presentar así: • Por deslizamiento del suelo de la clave sobre la excavación, por falla del material de soporte (Figura 4). Por plastificación del suelo en la parte inferior de la clave. • Por falla del frente de la excavación. En este caso existe deslizamiento del prisma de la clave, mientras que el suelo del frente avanza y gira levantando el piso, con grandes deformaciones angulares. (Figura 4). Se ha creado un modelo para representar el mecanismo de falla, que consta de los siguientes elementos (Figura 5): • En el frente de la excavación se supone un prisma triangular (1) cuyo ángulo es: 450 p/2 Este prisma tiene un ancho igual al diámetro del túnel y una longitud Civil 8

9. Prolongación del eje vial 5 Poniente L=A tan ( 450.. p/2 ) A=Altura del túnel (p=Angulo de fricción interna del suelo • Un prisma rectangular (2) que descansa sobre el prisma triangular antes mencionado. Las dimensiones de la base son el diámetro del túnel y la longitud "L" definida en el punto anterior. • Un prisma rectangular (3) que se apoya sobre la clave del tramo de túnel que aún no tiene el revestimiento completo. La sección es de un ancho igual al diámetro del túnel y su longitud es la correspondiente al avance de la excavación sin soporte, que se definirá en este proceso. Las cargas externas que actúan en este modelo son los pesos de los prismas de suelo que tienden a deslizar y por lo tanto a producir la falla, la sobrecarga que pudiera existir en la superficie que generalmente se supone de 2.0 (Ton/m 2), y las reacciones debidas al soporte. No se considera la acción de algún escudo de perforación. Las fuerzas resistentes están representadas por las fuerzas cortantes que se desarrollan en las caras de los prismas, y la capacidad de carga del prisma triangular en el frente de la excavación. En el modelo, la condición de equilibrio es aceptable cuando la relación entre las fuerzas resistentes y las fuerzas que actúan alcanza un valor adecuado del factor de seguridad, como mínimo de 2, y si los desplazamientos del suelo en la superficie son aceptables. El análisis debe efectuarse a lo largo del túnel y a diferentes profundidades, utilizando distintos valores de las variables representativas del suelo. El análisis de la estabilidad del túnel incluye las siguientes etapas: Estabilidad del frente de la excavación La falla del frente del túnel se presenta como un desplazamiento acompañado de un giro. Su estabilidad se calcuta a partir del equilibrio de los prismas 1 y 2 de la figura S. Las fuerzas que actúan son el peso propio y la acción de una sobrecarga superficial. Las fuerzas resistentes son las cortantes que se desarrollan en las superficies laterales de los prismas más la capacidad de carga del prisma triangular, antes de que falle por esfuerzo cortante según un plano inclinado. El factor de seguridad se obtiene como la relación de los momentos con respecto a un punto del plano, por ejemplo (0), de las fuerzas resistentes, entre Civil 9

10. Prolongación del eje vial 5 Poniente las actuantes. Mediante este análisis se define el procedimiento de excavación del frente, ya sea a sección completa o a sección parcial. Estabilidad de la clave sin soporte El siguiente paso consiste en analizar la estabilidad, durante el proceso de excavación, del prisma que se encuentra sobre la clave del túnel, cuando todavía no se ha aplicado el revestimiento interior. Así se determina la longitud máxima de avance que se puede ejecutar sin soporte y en condiciones de seguridad. También existe una posibilidad de falla cuando el esfuerzo cortante transmitido a las capas inferiores del prisma (3), es mayor que el esfuerzo resistente que se desarrolla en el mismo, ya que se presenta la plastificación del suelo, que se traduce en grandes deformaciones y desplazamientos en la superficie exterior, afectando a las construcciones cercanas. Estabilidad general El análisis de la estabilidad general de la excavación, se efectúa una vez que se ha definido el procedimiento constructivo del frente y el avance máximo de Pa excavación sin soporte. Con esta información se calcula el factor de seguridad del conjunto de los tres prismas ante una posible falla. Se considera que es adecuado un coeficiente de seguridad de 2.0. Los criterios anteriores de estabilidad se aplicaron a los túneles del Eje 5Poniente, analizando secciones a lo largo de su desarrollo y utilizando las propiedades correspondientes a cada estrato. En el trazo predomina la toba blanda, cuya cohesión varía de 5 a 8 (Ton/m 2), llegando a alcanzar valores de 20 (Ton/m 2). Sin embargo existe una zona de unos 120 metros de longitud de arenas azules, cuya cohesión es de 2 (Ton/m 2) donde fue necesario limitar los avances. En el análisis se obtuvo lo siguiente: El factor de seguridad para el frente expuesto del túnel, en la mayoría de los casos, tuvo un valor de 2.4. Sin embargo se presentaron zonas con un factor de seguridad de 1.4, por lo cual se decidió excavar la periferia del túnel, dejando un prisma de suelo en el centro, a manera de troquel, que se demuele una vez colocado el recubrimiento. De esta manera se obtiene un factor de seguridad de 2. Civil 10

11. Prolongación del eje vial 5 Poniente Se analizó la estabilidad de la clave del túnel en función del avance sin recubrimiento, para alcanzar el valor máximo del esfuerzo cortante en la parte inferior del prisma vertical. Para un factor de seguridad de 2, se obtuvieron avances máximos de la excavación entre 1.10 y 1.50 (m). Para las zonas con material suelto, en donde la cohesión es de 2 (Ton/m 2), los avances máximos permisibles variaron entre 50 y 60 (cm). • Se analizó la estabilidad general del túnel, incluyendo los tres prismas, obteniendo un factor de seguridad de 2.4. 2.5 Relaciones esfuerzo-deformación. Para el diseño de del revestimiento hay que conocer el comportamiento del suelo durante la excavación. Antes de que se inicie, la masa del suelo se encuentra en condiciones estables. A un elemento del suelo que se encuentre cercano a la frontera del túnel, al principio de la excavación, le va a faltar el soporte que representa el suelo que se retira, por lo que va a sufrir desplazamientos y por lo tanto los esfuerzos en la parte superior sufrirán decrementos hasta lograr el equilibrio. En esta etapa, la curva característica del terreno está representada por una recta descendente hasta alcanzar el límite elástico (figura 6). Por otro lado, el desplazamiento radial que sufre la excavación, es producto de la interacción de un cilindro virtual y resistente de suelo cuyo diámetro es el del túnel, con el suelo que lo rodea. La interacción con el terreno implica que los desplazamientos radiales en la frontera entre ambos elementos deben ser iguales. En la misma figura se ha representado la gráfica esfuerzo-deformación del cilindro de suelo, que muestra la variación de los esfuerzos conforme avanza la excavación. Los desplazamientos radiales producen incrementos de carga en el cilindro, según un comportamiento elástico al principio. Esta condición de equilibrio corresponde al punto de intersección de las gráficas esfuerzo-desplazamiento del suelo y del cilindro. En esta situación es difícil que se presente alguna falla, y en consecuencia no requiere de ademe. A partir de esta deformación, es necesario colocar un soporte que garantice la estabilidad de la excavación. El soporte o revestimiento garantiza la seguridad del túnel y evita desplazamientos importantes en la superficie exterior. Para proceder a su diseño es necesario obtener previamente la curva de interacción Civil 11

12. Prolongación del eje vial 5 Poniente suelo-soporte, que proporciona la fuerza que debe resistir. La gráfica del suelo es la que se obtuvo anteriormente, mientras que la del soporte se calcula a partir de su rigidez y de las deformaciones que le transmite el suelo. El origen de esta gráfica es la deformación de equilibrio que se obtuvo en el caso anterior, correspondiente al punto a partir del cual se requiere soporte. Al principio, el ademe no recibe presión, pero empieza a trabajar conforme avanza la excavación y se presentan deformaciones en el suelo. La condición de equilibrio se alcanza cuando la deformación del revestimiento sea igual a la del suelo y corresponde al punto en que se cruzan ambas gráficas. El valor de la fuerza en este punto se usará para diseñar el revestimiento. Como se puede apreciar en las gráficas, la fuerza que actúa sobre el soporte y que se utiliza para su diseño, es inferior a la carga original que transmite el suelo. Al respecto se puede observar lo siguiente: • El revestimiento debe colocarse de inmediato, después de efectuada la excavación, según el avance especificado en el proyecto, a fin de evitar desplazamientos excesivos en el suelo. • Es necesario evitar holguras entre el suelo y el revestimiento, para impedir desplazamientos y la subsecuente falla por flujo del material. • El recubrimiento requiere de apoyos que transmitan las cargas externas a la base. La excavación no debe avanzar sin haber cimentado el revestimiento. Además de las deformaciones que sufre el revestimiento por la presión del terreno circundante, hay que considerar las producidas por asentamientos propios de la estructura del túnel, ya que durante el proceso de excavación carece de continuidad en la parte inferior. Para reducir los asentamientos durante el proceso constructivo, es necesario diseñar zapatas de cimentación que reciban las reacciones del recubrimiento (Figura 7). Las zapatas se incorporan a la geometría de la sección transversal como elementos de transición entre los muros y el piso. La superficie de apoyo se calcula a partir de la capacidad de carga del suelo de cimentación. La parte inferior del revestimiento o "cubeta", requiere completarse para proporcionar continuidad a la sección transversal del túnel y unir los cimientos laterales, lo cual reduce los esfuerzos en el recubrimiento. Civil 12

13. ción del ee vial 5 Poniente 2.6 Diseño del revestimiento El revestimiento proporciona resistencia a las paredes de la excavación evitando desplazamientos excesivos y en consecuencia, la falla del suelo. Se suelen usar los siguientes tipos de recubrimientos: • Revestimiento de concreto lanzado, adicionado con fibras como refuerzo. • Marcos metálicos colocados a una cierta separación, recubiertos de concreto lanzado, que tapa las oquedades del suelo. Dovelas de concreto unidas mecánicamente. En el Eje 5 Poniente, se colocó un revestimiento de concreto lanzado. Un diseño preliminar proporcionó un espesor de 25 cm de concreto de resistencia f'c=300 (kg/cm 2), lo que posteriormente se corroboró. Después de colocado el revestimiento, y a largo plazo, se alcanza el valor máximo de la fuerza transmitida al soporte, por lo que se ha propuesto aumentar los valores que proporcionan las curvas de interacción para el diseño del revestimiento. Para el caso del Eje 5 Poniente, en el que el suelo es en casi toda su longitud una toba blanda, se recomienda que las fuerzas utilizadas en el diseño del revestimiento sean las siguientes: Presión vertical: Pv=1.2 Pe Presión horizontal: Ph=Pe Presión de equilibrio: Pe=5.6 (Ton/m 2) Este último valor corresponde a la presión de equilibrio de una de las secciones. Con este último valor que se tomó como ejemplo, se procedió al análisis del revestimiento. Primeramente se analizó la mitad superior del túnel apoyada sobre las zapatas de cimentación (Figura 8). Los valores máximos de los elementos mecánicos fueron: 13

14. Prolongación del eje vial 5 Poniente Fuerza normal P=36.4 (Ton) Fuerza cortante V= 3.8 (Ton) Momento flexionante M= 2.4 (Ton-m) Para esta condición los desplazamientos son pequeños, del orden de 0.44 (cm) y de 0.29 (cm), en direcciones vertical y horizontal, respectivamente. Estas deformaciones estén condicionadas a que el revestimiento esté apoyado firmemente en la cimentación. El diagrama de fuerza normal indica fuerzas de compresión en todo el revestimiento con un valor prácticamente constante. También se analizó la sección completa del túnel (Figura 9), obteniendo los siguientes valores máximos: Fuerza normal P=44.5 (Ton) Fuerza cortante V= 1.5 (Ton) Momento flexionante M= 2.5 (Ton-m) En este caso los desplazamientos son 2.94 cm (vertical), y 0.4 cm (horizontal), que se consideran aceptables. Los esfuerzos por momento flexionante y cortante en el concreto, tanto en este caso como en el anterior son muy bajos. En la parte inferior o "cubeta" y en las transiciones con las zapatas, los esfuerzos son superiores, por lo que se diseñaron utilizando concreto armado. El cálculo arrojó un ancho de zapata de 50 (cm) y una losa inferior de 25 (cm) de espesor. El concreto lanzado se aplicó por capas y de manera continua sobre la longitud excavada de 1.50 (m). Las capas tienen espesores de 5, 15, y 5 (cm). La parte inferior o cubeta es de 25 (cm), de concreto armado y se yació en tramos de 6 (m). Mediante el procedimiento de elementos finitos (Figura 10), en el que la estructura se modela como un conjunto de elementos actuando entre sí, se obtuvieron las fuerzas internas y las deformaciones en el suelo y en la estructura. Se analizó la resistencia del túnel en sentido longitudinal, ante las deformaciones que pudieran presentarse en la superficie del suelo. Para Civil 14

15. Prolongación del eje vial 5 Poniente ello se calcularon los esfuerzos debidos a un hundimiento máximo de la superficie de 10 cm en una longitud de túnel de seis diámetros o 65(m). El esfuerzo máximo de tensión fue de 14 (kg/cm 2 ), lo cual es admisible. 2.7 Portal de entrada al túnel Por razones topográficas el portal de entrada suele ubicarse en el talud de una ladera. El portal contribuye a la estabilidad y sostenimiento tanto del talud como del inicio del túnel (Figura 11). Los numerosos accidentes que se han presentado en los portales, obligan a ser cuidadosos en el diseño de los mismos. En los primeros 20(m) de excavación, se requiere de un tratamiento del suelo circundante muy conservador. Su análisis se hace difícil al participar de las características de una ladera y las de un ducto perforado en el terreno. Además del análisis por elementos finitos existen recomendaciones empíricas aplicables al diseño del portal. La parte más peligrosa es la superficie expuesta del talud, por tratarse de un material intemperizado que puede presentar planos de ruptura y alteraciones importantes. Adicionalmente, las filtraciones de agua pueden ocasionar fallas locales. La excavación del portal de entrada origina una oquedad que afecta la estabilidad del talud en su base y al apoyo de la estructura del túnel. Primeramente hay que limpiar los taludes de materiales sueltos y verificar su estabilidad. Las laderas se aseguran colocando anclajes en las superficies expuestas. El análisis permite calcular la longitud, densidad, separación y características de los anclajes. Son barras de acero que se introducen en una perforación previa que después se rellena con un mortero especial de cemento, con algún aditivo estabilizador. Después se tensan a cierta presión. En lugar de la barra se puede utilizar cable de presfuerzo tensado a determinada carga. Sobre el talud y con el fin de evitar la intemperización del material, se coloca una malla de acero recubierta de mortero de cemento lanzado a presión. Finalmente, se construyen cunetas que recogen y desvían el agua de lluvia, impidiendo que se filtre en el material de las laderas. A menos que el material sea muy bueno, se recomienda colocar lo que se denomina un "paraguas de enfilajes" alrededor del portal, con la finalidad de asegurar el material del suelo al inicio de la excavación. La longitud, separación e inclinación de las anclas depende de las características del suelo. Civil 15

16. Prolongación del eje vial 5 Poniente Reforzado el suelo contiguo, se procede a abrir una caja, de forma circular, que alojará la trabe de borde como elemento resistente y que asegurará la ladera en la entrada, así como el extremo del túnel. La trabe de borde, de concreto armado, impide que se vaya a producir un desprendimiento del suelo y absorbiendo además, los esfuerzos que transmite el recubrimiento del túnel. No se debe iniciar la excavación sin haber protegido los taludes de entrada y colado la trabe de borde. Aunque en este estudio no se ha considerado la acción del sismo, es indudable que actúa de manera importante. Es conveniente instrumentar este tipo de estructuras. 2.8 Procedimiento constructivo Tanto el personal como el equipo utilizado en la excavación, deben ser programados para realizar los trabajos de forma continua, siguiendo las especificaciones del proyecto. Los túneles se iniciaron simultáneamente por ambos extremos, dejando que uno de ellos tuviera un defasamiento con respecto al contiguo de 20 metros, para evitar posibles interferencias. El procedimiento constructivo siguió las siguientes etapas: • Tratamiento de los taludes cercanos al portal de entrada y construcción de la trabe de borde. Sobre la superficie expuesta se aplicó concreto lanzado a fin de evitar la acción del intemperismo, colocando anclas para evitar cualquier falla del frente. Simultáneamente se instalaron las referencias y bancos de nivel que permiten controlar el proceso de obra. En su caso, se construye el • paraguas de enfilajes en el portal, para evitar cualquier deslizamiento del suelo (Figura 13).Con base en el trazo de la sección transversal, se procedió a excavar la caja para alojar la trabe de borde con su cimentación. Posteriormente se realizó el armado y colado de la misma, dejando los anclajes de liga con el recubrimiento (Figura 11). • Se excavaron dos túneles piloto de menores dimensiones que el principal, colindando con las paredes laterales. Esto permite conocer con mayor precisión las características del material que se encontrará durante el proceso. El avance máximo permitido para la excavación de estos túneles fue de 6.0 metros por etapa, a partir del frente. Su diámetro era de 2.0 metros, coincidiendo con la superficie exterior de Civil 16

17. del eje vial 5 Poniente la geometría general. La excavación de los túneles piloto debe ir por delante de la excavación, para permitir el colado de las zapatas sobre las que se apoyará el revestimiento (Figural2). • Armado, cimbrado y colado de las zapatas, dejando los anclajes y preparaciones necesarios para su liga con el resto del recubrimiento. • Excavación de la periferia del túnel en el tercio superior de la sección, con los avances indicados en el proyecto de 1.10 (m). Excavación alternada de las áreas laterales, procediendo a continuación con el lanzado del concreto. En este proceso se deja intacto el prisma central de suelo que sirve de soporte al frente de la excavación hasta que se termina de lanzar el concreto de la periferia, por lo menos en su primera capa. El prisma se excava después de dos ciclos de avance, conservando siempre una longitud mínima de 3 metros, como protección ante una posible falla del frente. • Lanzado de concreto en una primera capa de 5 centímetros, seguido de varias aplicaciones hasta completar el espesor total de 25 centímetros (Figura 14). • Excavación de la cubeta o parte inferior del túnel, y a continuación el armado y colado. (Figura 15) en tramos de 6 (m). Después se coloca el pavimento. Para la excavación se utilizó equipo mecánico que incluía una máquina retro-excavadora 320 con rozadora y un equipo frontal 966-F para cargar el material en los camiones, además del equipo de fabricación y lanzado de concreto. Durante el proceso de excavación se tuvieron filtraciones, ocasionadas principalmente, por fugas en el sistema hidráulico municipal. Fueron pequeñas y en ningún momento afectaron el proceso constructivo. Se controlaron canalizando el agua al sistema de drenaje. Concreto lanzado Como revestimiento del túnel se aplicó una capa de concreto lanzado de 25 centímetros de espesor, de resistencia f'c = 300 (kg/cm 2), y un tamaño máximo del agregado de 0.9(cm). El concreto se colocó Civil 17

18. Prolongación del eje vial 5 Poniente directamente por capas de 5 (cm) sobre las paredes del túnel, utilizando un chorro de aire a presión, hasta lograr el espesor necesario. Para reducir los efectos de los cambios volumétricos, se reforzó con fibras metálicas, en proporción de 40 (kg) de fibra por metro cúbico de concreto. El procedimiento tiene la ventaja de lograr una adherencia firme entre el concreto y el material del suelo, cubriendo las superficies irregulares y evitando los vacíos que pudieran presentarse al colocar el revestimiento. Este recubrimiento presenta como cualidades: la impermeabilidad, resistencia a la propagación de fisuras y la facilidad de su aplicación. El concreto se lanzó utilizando el procedimiento de mezcla húmeda, que es el más confiable. Consiste en mezclar, primeramente, las proporciones adecuadas de agregados, cemento, agua y fibras, para posteriormente aplicar la mezcla a presión. Así se logra un buen control de la dosificación del concreto. La incorporación de fibras reduce la trabajabilidad del concreto, por lo que es necesario incluir aditivos para acelerar el fraguado y facilitar su manejo. Así se pudo trabajar con mezclas de 10 cm de revenimiento. Las propiedades del concreto lanzado que se controlaron fueron manejabilidad, resistencia a la compresión y resistencia a la flexión. La adición de las fibras incrementa alrededor de un 4% la resistencia a la compresión del concreto, mientras que a la flexión se puede lograr un 20% de aumento. La resistencia de diseío se alcanzó a las 12 horas. La eficiencia en la aplicación del concreto se mide por el porcentaje de "rebote" que se obtiene. Es una medida de la cantidad de concreto que se lanza pero que no se adhiere a la superficie expuesta y que en casos extremos puede llegar a ser de 25%. El rebote depende de la habilidad del operador, de la graduación del agregado, de la distancia a la superficie que se va a aplicar, del ángulo de aplicación y de la presión de la mezcla, entre otras variantes. 2.9 Instrumentación El proceso de excavación se lleva a cabo manteniendo un control constante de los desplazamientos. Es necesario vigilar las deformaciones, ya que se proyectan en la superficie externa del túnel, pudiendo afectar construcciones cercanas. La vialidad del Eje 5Poniente presenta el problema de pasar por debajo de una construcción de la Comisión Federal de Electricidad, que alberga hexafloruros, material Civil 18

19. ación del eje vial 5 Poniente sumamente delicado en su manejo, lo que no permite hundimientos en los edificios, superiores a 8 (mm) en total y diferenciales de2 (mm). Las deformaciones se pueden estimar a partir de los desplazamientos en el túnel, fijando valores tolerables y en su caso, modificando el procedimiento constructivo. El desplazamiento máximo sobre la clave del túnel sin recubrimiento suele reflejarse, sobre el eje del túnel, hasta una distancia aproximada de 5 diámetros hacia atrás del frente y disminuye hasta una distancia hacia delante, igual a la profundidad del túnel. La zona afectada también se extiende hacia ambos lados del eje, la misma distancia, equivalente a la profundidad de la clave (Figura 16). En el caso del Eje 5Poniente, el hundimiento máximo estimado fue de 8 cm, mientras que el observado fue de 0.9 cm, con una distorsión angular en los edificios de 0.002, valores ambos que son satisfactorios, ya que no afectan las construcciones o los equipos que se encuentran en la zona de influencia del túnel. Asimismo se realizaron las siguientes mediciones: • Nivelaciones con referencia a un banco de nivel superficial para determinar la magnitud de los movimientos, tanto de puntos situados sobre el eje del túnel como cercanos al mismo. El hundimiento máximo sobre el eje del túnel fue de 0.9 centímetros, muy inferior al calculado de 8 centímetros. • Con base en las curvas de interacción suelo-revestimiento se obtuvo un desplazamiento teórico máximo, de las paredes del túnel durante la excavación, de 1.6 cm. Con este fin se tomaron medidas (Figura 17) sobre líneas de convergencia virtuales trazadas entre puntos opuestos de la sección transversal, como una medida de la distorsión que sufre el interior del túnel. El desplazamiento máximo obtenido fue 1 centímetro inferior al calculado. Estos movimientos alcanzaron un valor máximo durante el primer mes y después se estabilizaron. Se puede inferir que el comportamiento del túnel fue satisfactorio, ya que los desplazamientos obtenidos fueron inferiores a los calculados. Por ello se considera que el procedimiento utilizado es recomendable. Civil 19

20. Prolongación del eje vial 5 Poniente 2.10 Control de calidad Durante el transcurso de la obra se ejercieron estrictas medidas de control para garantizar la calidad de los trabajos y de los materiales empleados. Entre los aspectos que más se vigilaron se mencionan: • En las zonas recién excavadas, diariamente se registraban las propiedades del suelo para compararlas con las del proyecto. • Revisión y análisis de las mediciones efectuadas por el equipo de topografía, detalladas en el punto anterior. • Control de la calidad del concreto lanzado de resistencia f'c = 300 (kg/cm 2) y del concreto estructural f'c = 250 (kg/cm 2). Todas las pruebas dieron resistencias por arriba de la especificada, obteniendo en el primer caso, un valor promedio de 318 (kg/cm 2) y un coeficiente de variación de 6% a los 28 días. Asimismo se probó la calidad del acero de refuerzo, cumpliendo en todos los casos con la norma. Civil 20

21. Prolongación del eje vial 5 Poniente 3. PUENTE TARANGO 3.1 Descripción del proyecto A la salida de los túneles, en dirección Norte-Sur, se requiere salvar la barranca Tarango, por lo que fue necesaria la construcción de un puente que termina en la Av. Las Aguilas (Figura 19). Tiene una longitud de 206.6 m y un ancho de calzada de 18.82 m, con dos carriles por sentido. Longitudinalmente la estructura tiene dos trabes postensadas, apoyadas en seis pilas intermedias y en los estribos extremos, diseñados para soportar parte de la estructura del puente y para contener el material del suelo. Transversalmente existen ocho ejes de pilas, ligadas en su parte superior. Son huecas de 2.40x 2.40 m, y su altura sobre el fondo de la barranca varía entre 15 y 24 (m). El puente tiene una pendiente vertical de 4.38 v/o, siendo el acceso sur el de mayor elevación. Las trabes del puente son de sección trapecial, huecas, con losas en voladizo que conforman el piso. Fueron coladas en el lugar sobre cimbra deslizante, y posteriormente postensadas una vez que el concreto alcanzara la resistencia de diseño (Figura 20). 3.2 Sistema estructural En sentido longitudinal existen dos trabes huecas postensadas, que se apoyan sobre las pilas. La sección de cada trabe, se aligeró colocando en su interior dos ductos de "sonotubo" cuyo diámetro varía entre 1.2 y 1.5m. Sobre las trabes se apoya el sistema de piso formado por losas postensadas, con ambos extremos en voladizo (Figura 20). El puente tiene siete claros de 24 m, dos de 27.30 m en los extremos y cuatro centrales de 32.0 m. Las trabes son de sección trapecial, de 2.71 x 4.52 m. Alojados en las paredes laterales y central de la sección, se encuentran 9 tendones de presfuerzo formados cada uno, por 19 cables de 12.7(mm)de diámetro, a los que se aplicaron 267 toneladas de tensión. Las trabes se colaron en su posición final, utilizando concreto de f'c=450 (kg/cm 2). Por condiciones del sistema constructivo, los colados se realizaron por tramos, apoyados en una pila y en el extremo en voladizo de la trabe anterior, que previamente había sido tensada. El punto de Civil 21

22. Prolongación del eje vial 5 Poniente unión entre trabes se encuentra aproximadamente a un cuarto del claro a partir del apoyo en la columna, que corresponde a la zona en que los esfuerzos son menores. La unión entre colados se garantiza con la continuidad del cable de presfuerzo que permite desarrollar fuerzas resistentes internas en la trabe. Sobre las columnas y en los extremos de unión con el siguiente tramo de trabe se construyeron diafragmas transversales de concreto, ya que se presentan concentraciones importantes de esfuerzos. Las trabes se apoyan en los cabezales de las pilas, sobre apoyos de neopreno que consisten en discos de un material elastomérico confinado en un anillo metálico. Sus características dependen del diseño y de la carga que reciben. Las piezas se cubren con una placa de acero inoxidable provista de un disco de teflón. En el puente Tarango se colocaron apoyos unidireccionales en todas las columnas, excepto en el estribo ocho, que es fijo e impide cualquier movimiento lineal. Asimismo se colocaron topes antisísmicos en los extremos del puente, a fin de reducir los efectos por sismo. Las pilas o columnas transmiten a la cimentación las cargas de la estructura del puente. Se proyectaron pilas huecas cuadradas de 2.40 metros de lado. En su extremo superior la sección es completa, en una altura de 1 (m). Las paredes en donde se aloja el acero de refuerzo, son de 30 (cm) de espesor. La parte superior de las pilas se encuentran unidas transversalmente, mediante un cabezal de concreto, con lo cual se forma un marco que resiste mejor el sismo. Los extremos del puente se apoyan sobre estribos, estructuras que también descansan sobre pilastrones, que al mismo tiempo que sirven de soporte detienen el empuje del suelo.La cimentación está formada por zapatas aisladas, apoyadas en pilastrones de 1.0 metro de diámetro, desplantados en los estratos resistentes de las tobas. Las zapatas, de forma poligonal y peralte de 1.50 (m), se apoyan sobre grupos de seis o siete pilastrones, empotrados 3 (m) en el suelo y cuya capacidad final es de 650 (Ton), además de la resistencia por fricción, que depende de su longitud. Para las cargas que actúan sobre el puente, se calcularon asentamientos de la cimentación, probables máximos de 1.3 (cm). Civil 22

23. Prolongación del eje vial 5 Poniente 3.3 Análisis de los elementos estructurales Todos los elementos estructurales se analizaron aplicando las siguientes acciones: • Cargas permanentes que corresponden al peso propio de los elementos que forman parte de la estructura, así como el empuje de tierras o las acciones debidas a corrientes de agua (Figura 22). • Cargas variables cuya intensidad varía en función del tiempo, como las debidas a vehículos y personas en tránsito, así como la fuerza por impacto y fuerza centrífuga. • Las cargas accidentales son aquéllas cuya intensidad es variable, y pueden actuar en cualquier momento. Las fuerzas por sismo y viento son las acciones más importantes a considerar, como también la fuerza por frenado, fricción y esfuerzos por temperatura. Las normas de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes recomiendan para el diseño de puentes como el que se está analizando, el modelo de carga viva IMT 66.5 (Figura 21).Es un modelo virtual que se basa en estudios estadísticos y mediciones sobre los vehículos que circulan en las carreteras del país. Se representa por tres cargas concentradas que coinciden con los ejes de un supuesto camión que se desplaza sobre un carril de tres metros de ancho. La magnitud de las cargas y la separación de los ejes para el puente en estudio, se definen en la figura 21. Adicionalmente se incluye una carga uniforme cuya magnitud es función del claro del puente. Estas cargas se multiplican por un factor de reducción de 0.9. Las circulaciones peatonales se diseñan para una carga viva de 400 (kg/m 2). En el análisis de la superestructura, se supone que todos los carriles están ocupados, simultáneamente, por vehículos que se desplazan a lo largo del puente, y que se encuentran en la posición más desfavorable, para originar esfuerzos máximos en los elementos estructurales. Las cargas vivas se multiplican por un factor de impacto que toma en cuenta los efectos de inercia producidos por los vehículos en movimiento. Para este puente la norma recomienda un factor de 1.3. Para el análisis por carga móvil se requiere obtener el valor máximo de las fuerzas internas en un elemento, para lo cual es necesario calcular las líneas de influencia en una determinada sección, generadas por una carga unitaria que se desplaza sobre el puente. El valor de la fuerza Civil 23

24. Prolongación del eje vial 5 Poniente interna generada es el valor que señala fa línea de influencia en el punto donde está aplicada la carga unitaria, multiplicada por la magnitud de la carga móvil. Al ser varias las cargas que se desplazan, hay que obtener la envolvente de los valores máximos y mínimos de las fuerzas internas (Figura 23) para una serie de secciones críticas. Con esta información se inicia el diseño. Las fuerzas accidentales más importantes a considerar son las debidas a sismo y viento. Salvo que la estructura sea especial, para el análisis por sismo se puede aplicar el método estático, utilizando el espectro para diseño sísmico que recomienda el Reglamento de Construcciones para el D.F. para la zona de Lomas en donde se ubica el puente que se comenta. Las fuerzas por sismo se incrementaron un SOS/o por tratarse de una estructura tipo A. En el método estático, el efecto del sismo se representa por la acción de dos fuerzas horizontales y ortogonales aplicadas en el centro de gravedad de la estructura. La magnitud de cada una de ellas es: F=(c/Q)W c = Ordenada máxima del espectro sísmico según la zona Q= Factor de comportamiento sísmico, función de la ductilidad de la estructura W= Peso de la estructura En el análisis estático estas dos fuerzas se combinan tomando en cada dirección el l00% de la fuerza en esa dirección, más el 30% de la fuerza que actúa en dirección normal. Para obtener los desplazamientos de la estructura, se procede de igual manera pero con un valor de Q=1. En el análisis por viento se supone que la fuerza actúa en dirección transversal, sobre el área expuesta del puente y de la carga viva. La fuerza es función de la velocidad del viento, topografía de la zona y de la geometría del puente. Para absorber los efectos por temperatura se colocaron juntas en los extremos del puente y apoyos de neopreno para permitir el desplazamiento sin sufrir daños. Con los elementos mecánicos calculados, se diseñó la lasa, cuya sección varía de 0.20 a 0.25(cm). Las lasas correspondientes a cada trabe se unen en el centro del puente, por lo que se analizaron Civil 24

25. ación del eje vial 5 Poniente trabajando en voladizo durante la etapa constructiva y como losa continua en la de servicio. Estos elementos que constituyen el sistema de piso, se postensaron en sentido transversal para reducir las deformaciones. En el procedimiento de diseño por resistencia última, que es el usual en estos casos, los efectos producidos por las fuerzas internas resistentes afectadas de un factor reductor, deben ser mayores a las cargas externas incrementadas por un factor de carga. Los distintos tipos de fuerzas que se han mencionado, se combinan aplicando diferentes factores de carga que toman en cuenta la probabilidad de que vayan a actuar simultáneamente sobre el elemento. Las Normas de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, proponen varias combinaciones de cargas. A continuación se relacionan los casos usuales, más desfavorables, afectados de los factores de carga recomendados. Para la combinación de Carga Muerta (CM), más Carga Viva (CV) se propone: 1.3 [CM + 1.5 (CV + Impacto)] Para la combinación de Carga Muerta (CM), más sismo (S): 1.3 (CM + S) Durante el proceso constructivo, los elementos de la estructura están sometidos a esfuerzos que no se presentan durante la operación normal. Por ejemplo, cada trabe se coló de manera independiente y posteriormente se unieron las losas mediante un colado adicional, por lo cual en esa etapa su rigidez y resistencia son menores. De igual manera las trabes del puente van a tener un extremo en voladizo antes de que el siguiente colado les proporciones continuidad. Estas condiciones deben ser tomadas en cuenta en el diseño. 3.4 Procedimiento constructivo La construcción del puente tuvo una duración de ocho meses, iniciando los trabajos en el extremo sur, ya que en este lugar se disponía de espacio para habilitar el patio de lanzado de la cimbra deslizante. Mientras se fabricaba en taller la cimbra metálica, se construyeron las zapatas de cimentación y las columnas. Civil 25

26. Prolongación del eje vial 5 Poniente Cimentación El procedimiento constructivo que se siguió en la cimentación fue el siguiente: • Verificación del trazo de los ejes que definen la posición de los pilastrones, según el proyecto. • Con equipo mecánico se perforaron los pilastrones, colocando un ademe metálico en los 4 m superiores para evitar la caída de material suelto al interior. Durante el proceso se verificaba la verticalidad de la perforación, las características de los estratos atravesados y el material de soporte de la pila. Hecha la perforación, se limpiaba el fondo de residuos de materiales. • Colocación del armado de las pilas con separadores, para proteger la perforación del material suelto. • Colado de la pila por el procedimiento tradicional de tubo "Tremie", en el que la tubería de colado debe quedar sumergida en el concreto por lo menos un metro. Se utilizó un revenimiento de 18 (cm), a fin de evitar huecos en la zona de contacto entre suelo y concreto. • Demolición de la parte superior de las pilas para eliminar el concreto contaminado. Cimbra deslizante Las trabes se colaron en el sitio, utilizando el procedimiento de "lanzado" de una cimbra que deslizaba sobre las columnas (Figura 24). El sistema consta de dos armaduras longitudinales por trabe, que se apoyan sobre ménsulas provisionales adosadas a las pilas. Sobre las armaduras descansa la cimbra metálica que dispone de movimientos laterales para facilitar las maniobras de cimbrado y descimbrado. El deslizamiento de las armaduras sobre las ménsulas se logra mediante el empuje de un equipo hidráulico de gran capacidad que actúa sobre un sistema de trabes de atraque. Al llegar a los apoyos provisionales en cada pila, las armaduras deslizan sobre piezas lubricadas. Adicionalmente, se dispone de un sistema hidráulico que permite la colocación y remoción de la cimbra (Figura 25). El proceso se inició en el extremo sur en donde se habilitó una superficie sobre la que se armó la estructura metálica y se colocaron los atraques que sirvieron como apoyo al equipo hidráulico (Figura 26). El arranque del proceso se inició 26

27. Prolongación del eje vial 5 Poniente en la parte más alta del puente a fin de facilitar el deslizamiento de la cimbra. El proceso constructivo se realizó de la siguiente manera: • Preparación de la plataforma de montaje incluyendo los cimientos, así como los elementos de apoyo y de atraque requeridos para la operación de desplazamiento de la cimbra. • Fabricación de las armaduras en módulos de 6 m que se iban acomodando conforme se liberaba espacio en la plataforma de lanzado. En una primera etapa se monta la llamada "nariz", que es una extensión liviana que facilita las maniobras para situar la cimbra en su posición definitiva (Figura 28). A continuación, se colocan los dos primeros módulos de las armaduras principales junto con el encofrado. La longitud de las armaduras era de 62.30 (m) que incluye un tramo más liviano de 16.50 (m), en la parte delantera. Después de colocado un módulo, se procede al empujado de la armadura, hasta llegar al apoyo de la siguiente pila. Es entonces cuando se cimbra la trabe, se arma el refuerzo y se instalan los ductos en que se alojarán los cables de presfuerzo. • Al pasar un apoyo, un tramo de la armadura trabaja en voladizo, cuya longitud aumenta conforme avanza (Figura 29). En consecuencia, se incrementan los esfuerzos en el apoyo y las deformaciones en el extremo, que alcanzan valores cercanos a los 60 centímetros. Por ello se requiere colocar una torre de izaje, de 8 a 10 metros de altura en el siguiente apoyo. Con la ayuda de un malacate se logra levantar el extremo de la "nariz", lo que reduce los esfuerzos y las deformaciones y guía la armadura a su posición final. Sobre los apoyos se colocan elementos de neopreno provisionales para apoyar las trabes durante esta etapa. • Armado y colado del primer tramo de trabe de 32 (m) de longitud (Figura 27), con lo que se completa el claro anterior de 24 (m). • Una vez que el concreto ha alcanzado su resistencia de proyecto, se procede a tensar los cables de presfuerzo. • A continuación se desliza la cimbra a su nueva posición. En cada etapa se descimbra la trabe, se corren las armaduras deslizantes y se dejan en posición para repetir el ciclo con el colado del siguiente tramo. El proceso se repite hasta completar el puente. Así se lograron Civil 27

28. Prolongación del eje vial 5 Poniente ciclos de seis días. Una vez completado el colado de una de las trabes, se iniciaba la siguiente. • Finalmente se cimbró y coló la losa faltante del sistema de piso, con el acero de refuerzo continuo. También se colocaron cables de presfuerzo transversales para reducir las deformaciones en sus extremos. La construcción del puente termina con la ejecución de una serie de obras complementarias como: parapetos, banquetas, guarniciones, pavimentos, iluminación, señalamiento y drenaje (Figura 30). El procedimiento empleado tuvo la ventaja de no requerir de equipo pesado para el traslado y montaje de elementos prefabricados, además de que la repetición de los ciclos facilitó la ejecución del programa. 3.5 Control de calidad Mediante el control de calidad se persiguió lograr los siguientes objetivos: • Controlar las dimensiones y verticalidad de las perforaciones de las pilas, así como la calidad del material que se encuentra en el desplante de las mismas. • Verificar la calidad del concreto realizando pruebas de revenimiento, peso, resistencia a la compresión, y módulo de elasticidad para diferentes edades. Las muestras se tomaron de acuerdo con las normas vigentes. También se comprobó la calidad del acero de refuerzo y del presfuerzo, así como la revisión de la cimbra. • Verificar la calidad de los materiales y procedimientos utilizados en la construcción de las terracerías tales como tepetate, emulsiones y asfaltos. • Verificar la calibración del equipo de tensado y vigilar las fuerzas aplicadas a los elementos de la estructura. • Vigilar que las operaciones de colocación y deslizado de la cimbra metálica se realizaran en condiciones de seguridad. • Evitar la contaminación ambiental. Civil 28

29. Prolongación del eje vial 5 Poniente 4. PASO DEPRIMIDO 4.1 Descripción del proyecto Este tramo de vialidad es un viaducto confinado, excavado sobre el terreno natural, por debajo de las calles circundantes. Prolonga la vialidad que procedente de los túneles, pasa por el puente Tarango y se conecta con el Anillo Periférico a través de la Av. Rómulo O'Farrill. Cruza a desnivel las avenidas Gutiérrez Zamora y Las Aguilas. Su longitud es de 700 (m) con un ancho libre de 18.0 metros, para alojar dos carriles por sentido. La profundidad de la excavación es de 8 metros, en promedio alcanzando una altura máxima de 10 (m). El gálibo interior tiene un mínimo de 7.0 (m). El proyecto se complementa con drenaje pluvial, iluminación y señalamiento (Figura 31).En el extremo sur se registraron cavernas que se rellenaron para impedir una falla del suelo. 4.2 Proyecto estructural El paso deprimido es una vialidad confinada que se encuentra a un nivel inferior con respecto a las calles aledañas, lo cual permite una circulación continua. La avenida tiene el ancho necesario para permitir la circulación, con dos carriles por sentido, pero además requiere de una ampliación en el piso superior para permitir la circulación superficial por las calles laterales. La estructura se diseñó para resistir los empujes laterales del suelo y soportar el tránsito de vehículos al nivel de la calle exterior. Se estudiaron varias opciones estructurales, escogiendo finalmente la que ofrecía mejores condiciones de seguridad y economía, tomando en cuenta la posible presencia de cavernas en el subsuelo. Los linderos de la vialidad, que reciben el empuje del suelo, se proyectaron a base de pilas de 1.2 (m) de diámetro, desplantadas a 15 (m) de profundidad, y colocadas a una separación de 3.0 (m). En el sentido longitudinal están unidas, en su parte superior, por una trabe de borde y en el sentido transversal por trabes presforzadas y precoladas que soportan el pavimento superior al mismo tiempo que actúan como puntales de las pilas (Figura 31). En los casos en que no fue posible la colocación de la trabe, los empujes laterales se tomaron por medio de cables postensados inclinados a 45 0, y anclados en el terreno natural (Figura 32). En el espacio entre pilas se dejó el material natural con una pequeña pendiente, protegido posteriormente con concreto lanzado y Civil 29

30. ción del ele vial 5 Poniente armado con una malla de acero. Este recubrimiento se comporta como una losa con una ligera curvatura, apoyada sobre las pilas (Figura 36). Las pilas se analizaron considerando su capacidad de punta y resistencia a flexión, dado que principalmente se encuentran sometidas al empuje del suelo. El material natural que se encuentra entre las pilas tiene una pequeña inclinación de 8 0, con respecto a la vertical, lo que permite que se mantenga en condiciones de estabilidad por sus propiedades mecánicas. Para evitar la acción del intemperismo, la superficie expuesta se protegió con un mortero de cemento-arena y una malla de acero 66-66. El suelo transmite directamente a las pilas una presión lateral que se puede evaluar a partir de la fórmula de Terzaghi: Ea = yHtan 2 [45° -/ 2] En donde: Ea = Empuje activo del suelo sobre la pila (Ton / m 2) y = Peso volumétrico del suelo (Ton / m 3) = Angulo de fricción interna del material A partir de la expresión anterior y en función del diámetro de la pila se pueden calcular las presiones para distintas profundidades. Las pilas se encuentran desplantadas a una profundidad promedio de 12 (m), con una longitud de empotramiento de 3 (m). Su capacidad de punta varía entre 700 y 2,000 (Ton). En su fabricación se utilizó concreto de f'c = 250 (kg/cm 2) y acero grado 60. Sobre las pilas y en sentido transversal se colocaron trabes presforzadas tipo ASHTO III, que actúan como troquel de las pilas, al mismo tiempo que soportan el sistema de piso de la vialidad superior. Como cimbra para el colado de la losa del piso superior, se colocaron precolados de concreto (Figura 34). Para el diseño de los marcos se considera el peso propio, el empuje del suelo y la carga viva debida a vehículos y personas. Así se obtienen los diagramas de fuerzas internas para proceder a continuación con el dimen s ion amiento. Civil 30

31. Prolongación del eje vial 5 Poniente 4.3 Procedimiento constructivo El proceso constructivo fue el siguiente: • Antes de iniciar la perforación de las pilas, se colocaba un emboquillado superficial para evitar el desmoronamiento del material. La perforación debe llegar hasta la profundidad de desplante, verificando su verticalidad, que el material del estrato tuviera las propiedades consideradas en el diseño y que no existieran cavernas en el subsuelo. Para la perforación se utilizaron máquinas con brocas helicoidales y dientes de carburo de tungsteno. • Terminada la perforación se retiraba el azolve del fondo, utilizando un bote limpiador. A continuación se procedía con la colocación del acero de refuerzo, asegurando mediante separadores, que no tuviera contacto con el terreno natural, dejando así un recubrimiento mínimo de 7.5 centímetros. • Colado de la pila mediante el procedimiento del tubo "Tremie", que evita la segregación del concreto, para lo cual la tubería de colado debe permanecer sumergida alrededor de 1 m mientras dura el vaciado. Las uniones de cada tramo de tubería deben ser herméticas para impedir la succión de lodo. Los tubos suelen ser de 0.30 metros de diámetro y 2 metros de longitud. En el interior del tubo se coloca un tapón de látex que desciende obligado por el peso del concreto, evitando así la segregación. • El concreto debe ser fluido para que se distribuya de manera uniforme y la operación continua para evitar la formación de juntas frías. Posteriormente se demuele la parte superior de las pilas, en una longitud de 50 centímetros para retirar el concreto contaminado. • Después se procedía con la excavación, armado y colado de la trabe de borde longitudinal, en la parte superior de las pilas. • Excavación y colocación en su posición final de las trabes presforzadas del piso superior para seguir a con el colado de las uniones con las pilas y con el de la lasa superior. • Excavación del viaducto hasta el nivel de subrasante (Figura 35). Civil 31

32. Prolongación del eje vial 5 Poniente • Excavación de las franjas laterales entre las pilas, para afinar el terreno natural y lanzar el concreto con un espesor de 10 centímetros sobre una malla de acero 66-66. • Instalación del drenaje pluvial, señalamiento y construcción de la terracería y pavimento (Figura 37). 4.4 Anclas de presfuerzo Para asegurar la estabilidad de las pilas que carecen de puntales en su extremo superior, se colocaron anclajes que por fricción transmiten al suelo la fuerza aplicada a un cable de presfuerzo (Figura 32). Se colocaron en las pilas cuya longitud expuesta fuera superior a 3 m, ya que en este caso la pila, por sí sola, no puede resistir el empuje del suelo. Para su instalación se siguió el siguiente procedimiento: • Previamente al colado de la pila por tensar, se colocó una preparación en su extremo superior para que pudiera pasar el anda de presfuerzo y que sirviera de guía para perforar un barreno de 10 cm de diámetro en el terreno natural, con una inclinación de 45 O • En la perforación se introdujeron dos torones de acero de presfuerzo de 15.2 (mm) de diámetro, provistos de los dispositivos necesarios de anclaje en sus extremos, además de las mangueras que se requieren para la inyección de lechada. La resistencia a la tensión del anclaje se logra por la fricción que se desarrolla entre el suelo natural y el mortero que confina al cable. • Inyección en la perforación de lechada de cemento, en proporción de 1:2, a una presión de 2 (kg/cm 2). Deben utilizarse aditivos acelerantes para alcanzar en tres días la resistencia de diseño de 150 (kg/cm 2). La longitud activa del anda se obtiene a partir de la fuerza que requiere la pila para lograr su estabilidad, de las propiedades del suelo, de la presión de inyección de la lechada y del diámetro de los cables. Una vez que la lechada ha alcanzado la resistencia de diseño, se procede a tensar el cable con una fuerza que en nuestro caso fue de 45 toneladas. La longitud de anclaje fue de 10 (m). Civil 32

33. Prolongación del eje vial 5 Poniente 4.5 Tratamiento de minas El estudio de mecánica de suelos mencionaba la posible existencia de cavernas en el espacio ocupado por el paso deprimido, por lo cual fue muy importante investigar su presencia de manera precisa. La localización y extensión de la zona de minas se determinó mediante sondeos que se realizaron a 5 metros de separación, detectándose así una zona de cavernas de dimensiones 50 por 30 metros, (Figura 38). Previo al relleno de la caverna, se delimitó la zona colocando sacos llenos de arena delimitando la zona por rellenar, y pegados al techo para evitar escurrimientos. Como concreto fluido se utilizó una mezcla de cemento, tepetate y bentonita, logrando una resistencia mínima de 5 (kg/cm 2). Terminado el relleno, se prosiguió con la perforación de la pila. 4.6 Control de calidad Durante la construcción de la vialidad fue muy importante tener el control de las actividades en proceso, particularmente en lo referente a la calidad de los materiales, de los procesos constructivos y del registro de las nivelaciones, además de vigilar el cumplimiento de las medidas de seguridad por parte del personal. Entre otros se realizaron los siguientes controles: • Verificación de la calidad de los materiales y de los aditivos, tanto los aplicados en planta como en obra, así como la resistencia a diferentes edades del concreto. • Se vigilaron todos los procesos que intervenían en la ejecución de la obra, como la fabricación de las pilas, relleno de cavernas, y construcción de elementos de concreto armado. • Durante el proceso de construcción y aun después, se tomaron nivelaciones periódicas con relación a un banco de nivel superficial, de puntos situa

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PROLONGACIÓN DEL EJE VIAL 5 PONIENTE - ai.org.mx

El eje 5 Poniente es una arteria primaria, confinada en su mayor parte, que se inicia en el Distribuidor vial San Antonio y termina en la Avenida Rómulo O ...
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Puente Vehicular Prolongación San Antonio Eje 5 Poniente ...

Señalización Provisional y Seguridad Vial para Desvíos de Transito, para la Construcción del Puente Vehicular, Ubicado en Prolongación San Antonio y ...
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Eje 5 Poniente - fimevic.df.gob.mx

El Jefe de Gobierno del ... un moderno Sistema Vial que da continuidad al Eje 5 Poniente, ... Un Puente Vehicular y un Desnivel de Prolongación ...
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Ejes viales (Ciudad de México) - Wikipedia, la ...

En 2005 y 2012 se abrieron a la circulación la ampliación sur del Eje 5 Poniente ... Prolongación Arneses (Desde Eje 8 Sur ... parte del Eje Vial.
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Eje vial - Wikipedia

Eje vial er navnet på en rekke gjennomfartsveier i ... Av. Azúcar, Av. Violeta, Av. Francisco del Paso y Troncoso, Av. 5, Av ... Eje 5 Poniente ...
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Con el Eje 5 Poniente, el DF tiene ya 178.3 km de vías ...

Con la inauguración del Eje 5 Poniente este ... distribuidor vial de San Antonio, Eje 3 ... el puente de prolongación San Antonio y el deprimido del ...
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Poniente | LinkedIn

CONSORCIO PARA EL DESARROLLO RURAL DEL PONIENTE GRANADINO. Málaga Area, Spain. Hospital & Health Care. ... PROLONGACIÓN DEL EJE VIAL 5 PONIENTE. 31 Views ...
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