GOBIERNO REGIONAL DE HUANUCOPROYECTO: CONSTRUCCION DE DEFENSA RIBEREA EN LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO CACHICOTO EN LA LOCALIDAD DE CACHICOTO. DISEO ESTRUCTURAL

E.- DISEO ESTRUCTURAL

I. GENERALIDADES

Objetivo del EstudioEl presente estudio del tiene como objetivo el diseo estructural del Proyecto CONSTRUCCIN DE DEFENSA RIBEREA EN LA MARGEN IZQUIERDA DE RIO CACHICOTO EN LA LOCALIDAD DE CACHICOTO. Cuyo elemento estructural propuesto son los Muros de Contencin secos.Las estructuras de contencin o de relleno son obras civiles construidas con la finalidad de proveer estabilidad contra la rotura de macizos de tierra o roca y de proteccin de taludes contra la erosin. Son estructuras que proveen soporte a estos macizos y evitan el deslizamiento causado por su peso propio o por cargas externas. Ejemplos tpicos de estructuras de contencin son los muros de contencin, que son construidas para contener la posible rotura del macizo, soportando las presiones laterales ejercidas por este como de agentes externos como en este caso la erosin debido al agua.

NormatividadReglamento Nacional de Edificaciones Norma CE.020 Estabilizacin de suelos y Taludes.

Ubicacin y Descripcin del rea en Estudio.El rea del Proyecto est ubicada en la Regin de Hunuco, Departamento de Hunuco, Provincia de Huamales, Distrito de Monzn Centro Poblado de Cachicoto.El rea de estudio del Proyecto se encuentra dentro del Centro Poblado de Cachicoto a la margen Izquierda de la carretera marginal (Cachicoto Monzn) entre la zona denominada Chacrita junto al ro Cachicoto, y el centro Poblado de Cachicoto a una altura promedio de 830 m.s.n.m. y un tramo de aproximadamente 2.3Km.

Acceso al rea de Estudio.La principal va de acceso es a travs de La Carretera Hunuco Tingo Mara, con 120 km de recorrido. Y de Tingo Mara a Cachicoto 45 km. El tiempo promedio de viaje en camioneta de Hunuco hasta el lugar (165 km) es de 4.00 horas.

Condicin Climtica y Altitud de la Zona. Regin: altitudinal Tropical, otra clasificacin es la de regin de Selva Alta o de Yungas.(caluroso y abundante precipitacin). Temperatura Promedio Anual: Oscila entre 17C y 30C Altitud: 830msnm. Precipitacin Total Anual: entre 355,6mm de precipitacin mensual mxima, en enero a 168.77mm. De precipitacin mensual mnima en Julio. Viento: Suele soplar durante las primeras horas del da de Oeste a Este, con una velocidad media de 1.2m/s (mxima de 3 m/s y mnima de 0.7m/s) invirtindose al medio da con direccin Este a Oeste con una Velocidad media de 2.9m/s (mxima de 12 m/s y la mnima de 2 m/s).

II. DISEO Caractersticas de la infraestructura Estructuras de contencin a gravedad.- las estructuras a gravedad utilizan su peso propio y muchas veces el peso de una parte del bloque de suelo incorporado a ella para su estabilidad.El anlisis de una estructura de contencin consiste en el anlisis del equilibrio delconjunto formado por el macizo de suelo y la propia estructura. Este equilibrio esafectado por las caractersticas de resistencia, deformabilidad, permeabilidad y por el peso propio de esos dos elementos, adems de las condiciones que rigen la interaccin entre ellos. Estas condiciones tornan el sistema bastante complejo y hay, por tanto, la necesidad de adoptar modelos tericos simplificados que tornen el anlisis posible. Estos modelos deben tener en cuenta las caractersticas de los materiales que influyen en el comportamiento global, adems de la geometra y las condiciones locales.Del lado del macizo deben ser considerados su peso propio, resistencia, deformabilidad y geometra. Aparte de eso, son necesarios datos sobre las condiciones de drenaje local y cargas externas aplicadas sobre el suelo. Del lado de la estructura deben ser considerados su geometra, material empleado y sistema constructivo adoptado. Finalmente, del punto de vista de la interaccin, deben ser consideradas en el anlisis las caractersticas de las interfaces entre el suelo y la estructura, adems de la secuencia constructiva.Una de las caractersticas ms importantes de las estructuras a gravedad es el lanzado y compactacin del suelo de relleno despus o, en el caso de las estructuras en gaviones, durante la construccin del muro, reconstituyendo o formando un nuevo macizo. Esto significa que, para la ejecucin de la estructura es muchas veces necesaria la excavacin del terreno natural. De esta forma, el bloque de suelo contenido es casi siempre compuesto por una parte de suelo natural y una parte de material de relleno. Esto confiere al bloque de suelo una heterogeneidad inevitable y la superficie de contacto entre el suelo natural y el relleno podr constituir una posible superficie de deslizamiento.La principal ventaja de un muro de gravedad es su simplicidad de ejecucin. Para su construccin no se requiere, en general, mano de obra especializada. Sin embargo, para vencer desniveles muy altos el consumo de material es muy elevado, lo que restringe su utilizacin a estructuras de pequeo y mediano tamao.

Caractersticas de los materiales a emplearseLos gaviones tipo caja.- El gavin tipo caja es una estructura metlica fabricados con alambres de acero con bajo contenido de carbono y revestidos con Galfan (liga de Zing/Aluminio y tierras raras) y una capa de plstico que proporciona proteccin contra corrosin, cuya forma de paraleleppedo, producida a partir de un nico pao de malla hexagonal de doble torsin, que forma la base, la tapa y las paredes frontal y trasera. A este pao base son unidos, durante la fabricacin, paneles que formarn las dos paredes de las extremidades y los diafragmas (figura 2.4.1).

El colchn Reno.- es una estructura metlica, en forma de paraleleppedo, de gran rea y pequeo espesor. Es formado por dos elementos separados, la base y la tapa, ambos producidos con malla hexagonal de doble torsin (figura 2.4.6).El pao que forma la base es doblado, durante la produccin, para formar los diafragmas, uno a cada metro, los cuales dividen el colchn en celdas de aproximadamente dos metros cuadrados. En obra, el colchn es desdoblado y montado para que asuma la forma de paraleleppedo. Posteriormente es transportado y ubicado conforme a lo especificado en el proyecto y, cosido, an vaco, a los colchones Reno adyacentes Debe ser llenado con material ptreo, con dimetro medio nunca inferior a la menor dimensin de la malla hexagonal.Son estructuras flexibles adecuadas para la construccin de obras complementarias tales como plataformas de deformacin para proteger la base de los muros, canaletas de drenaje, revestimiento de taludes adems de su funcin principal, que es actuar como revestimiento flexible de mrgenes y fondos de cursos de agua.La red, en malla hexagonal de doble torsin, es producida con alambres de acero con bajo contenido de carbono, revestido con una aleacin de zinc, aluminio (5%) y tierras raras (revestimiento Galfan), que confiere proteccin contra la corrosin. Como estos elementos trabajan en contacto constante con agua y en ambientes normalmente agresivos, utilizndose, para la produccin de colchones Reno, la malla producida con alambre con revestimiento adicional de material plstico, que ofrece una proteccin definitiva contra la corrosin. Se debe recordar que, an cuando en la fase de diseo el Las dimensiones de los colchones Reno son estandarizadas. Su longitud, siempre es mltiplo de 1 m, vara entre 3 m y 6 m, en cuanto a su ancho es siempre de 2 m. Su espesor puede variar entre 0,17 m, 0,23 m y 0,30 m. A pedido, pueden ser fabricados colchones Reno de medidas diferentes de las estndar.

Suelo de Fundacin.- De los estudios de laboratorio y Geotecnia se han tomado los siguientes valores del suelo.

DATOS DEL SUELO DE FUNDACION

KM.N CALICATAClasificacin AASHTOAngulo de friccin Cohesin kg/cm2Peso Volumetrico tn/m3Capacidad admisible kg/cm2Profundidadm

0+0001A-1-b (0)310.03181.89081.361.5

0+2902A-4 (0)280.03941.89081.041.5

0+8803A-1-a (0)330.00481.89081.621.5

1+0404A-1-a (0)340.00311.89081.621.5

1+4705A-4 (2)260.03831.89081.241.8

1+9406A-1-a (1)330.00291.89082.311.8

2+1607A-1-a (1)320.00411.89082.321.8

2+6808A-1-b (0)280.01111.89081.861.8

Para el clculo se usaron los datos ms desfavorables.

Macizo contenido.- De los estudios de laboratorio y Geotecnia se han tomado los siguientes valores del suelo que sern usados como macizo contenido.

DATOS MATERIAL DE RELLENO

Clasificacin AASHTOAngulo de friccin Cohesin kg/cm2Peso Volumtrico tn/m3

A-4 (0)300.021.8908

Piedra de relleno.- De los estudios de Cantera y Geotecnia se recomienda el uso de las piedras del mismo rio Cachcicoto cuyas caractersticas mas importantes son:

DATOS DE LA PIEDRA DE RELLENO

TIPOCaracteristicaAbrasinPeso Volumtrico tn/m3

GranitoGranos finos30%2.43

Metrado de CargasCarga Muerta: Para el diseo se ha considerado las Cargas Permanentes propias del muro.Mediante las teoras clsicas de Rankine y de Coulomb, y as tambin el mtodo del equilibrio lmite, pueden ser utilizados en la determinacin de los empujes actuantes. Cargas Viva: Se ha considerado posibles Cargas futuras sobre el terrapln de 250kg/m2.

Cargas Ssmicas: De la Informacin del estudio Geolgica se desprende que no se encuentra ninguna falla activa cercana al rea de estudio y de la historia de los eventos ssmicos ocurridos en el lugar, la zona se encuentra en un Riesgos Ssmico Bajo por lo que no se consideraran Cargas Ssmicas por no ser necesarias debido al sustento del estudio Geotcnico y as no encarecer el proyecto innecesariamente. Modelo Matemtico

Las fuerzas presentes son los empujes Ea y Ep, el peso propio de la estructura P y la reaccin de la fundacin R. Esta ltima fuerza puede ser descompuesta en una fuerza normal N y una fuerza tangente T a la base de la estructura de contencin.La resistencia al corte del suelo, normalmente expresada por el criterio de Mohr-Coulomb, es decir su ngulo de friccin interna y su cohesin c. Estos valores deben ser obtenidos preferentemente de la envolvente de resistencia efectiva del suelo, obtenida de los ensayos de laboratorio.

Anlisis EstticoPara el presente proyecto: CONSTRUCCIN DE DEFENSA RIBEREA EN LA MARGEN IZQUIERDA DE RIO CACHICOTO EN LA LOCALIDAD DE CACHICOTO se estar utilizando el programa GawacWin que ofrece un instrumento rpido e confiable para realizar los anlisis necesarios para el diseo de muros de contencin en gaviones.La primera hiptesis de clculo adoptada por el programa es la que considera el problema como una configuracin plana. Por esto son necesarias solamente las dimensiones del problema en el plano de la seccin. Esta hiptesis es comnmente adoptada en geotecnia, a tal punto que pocas veces se hace referencia a la misma.Otro factor que debe ser subrayado es que el anlisis plano es ms pesimista que un anlisis tridimensional, llevando a resultados a favor de la seguridad.Los mtodos utilizados en los clculos hacen referencia al Equilibrio Lmite, a las teoras de Rankine, Coulomb, Meyerhof, Hansen y Bishop (implementado a travs de un algoritmo llamado Simplex) para la verificacin de la estabilidad global de la estructura.El programa considera las caractersticas mecnicas de los gaviones, productos del Grupo Maccaferri; los resultados de los clculos no sern realsticos en el caso de serutilizados otros tipos de materiales.

Verificacin de estabilidad contra el deslizamiento: Se ha considerado un coeficiente de seguridad Fd 1.5.

Verificacin contra el vuelco: Se ha considerado un coeficiente de seguridad Ft 1.5.

Verificacin de la estabilidad contra la rotura global: Fg 1.0.

Verificacin de Tensin normal q max. 12.4 Tn/m2.

Anlisis DinmicoDe la Informacin del estudio Geolgica se desprende que no se encuentra ninguna falla activa cercana al rea de estudio y de la historia de los eventos ssmicos ocurridos en el lugar, la zona se encuentra en un Riesgos Ssmico Bajo por lo que no es necesario un diseo Dinmico para simular eventos Ssmicos.

Planos del diseo estructural Planta de la estructura Secciones transversales de muros Detalles estructurales.Se anexa en el presente Informe. Anexos.Copia de los Clculos efectuados. III. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los mtodos utilizados en los clculos hacen referencia al Equilibrio Lmite, a las teoras de Rankine, Coulomb, Meyerhof, Hansen y Bishop (implementado a travs de un algoritmo llamado Simplex) para la verificacin de la estabilidad global de la estructura.

El programa GawacWin considera las caractersticas mecnicas de los gaviones, productos del Grupo Maccaferri; los resultados de los clculos no sern realsticos en el caso de ser utilizados otros tipos de materiales.

Para el llenado de los gaviones puede ser utilizado cualquier material ptreo, siempre que su peso y sus caractersticas satisfagan las exigencias tcnicas, funcionales y de durabilidad exigidas para la obra que para la Obra se estn considerando el Granito de granos finos y de abrasin 30%.

El peso del muro depende tambin del ndice de vacos del material de relleno, que para el presente proyecto se ha considerado 30% teniendo cuidado en su llenado.

Las dimensiones ms adecuadas para las piedras usadas para el llenado varan entre 1,5 a 2 veces la dimensin D de la malla de red (distancia entre las torsiones). La utilizacin de piedra de menor tamao (dimetros siempre mayores que la dimensin D para evitar la salida a travs de la red) permite una mejor distribucin del llenado, mejor distribucin de las cargas actuantes y mayor flexibilidad de la estructura Pueden ser usadas piedras fuera de estas limitaciones siempre que lo autorice el ingeniero responsable.

Se recomienda tomar en consideracin todas las recomendaciones e indicaciones descritas en las especificaciones tcnicas de los gaviones y colchones para un correcto proceso constructivo.

PLANOS

ANEXOS

CONSULTOR: CONSORCIO CENTRO ORIENTE