Diseño y cálculo de viaducto para metro ligero sobre el río Viloma, Cochabamba (Bolivia)

Abstract

El presente documento es el Trabajo de Fin de Máster en ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. El trabajo ha sido realizado durante el ejercicio de la profesión desarrollada por el autor, sin embargo, no deja de ser un trabajo de ámbito académico donde se pretende demostrar los conocimientos adquiridos durante el curso en las competencias de cálculo estructural y el análisis dinámico. El trabajo consiste en el diseño y cálculo de una obra de paso, en este caso un viaducto, para salvar el trazado de un metro ligero sobre el cauce fluvial del rio Viloma, en el departamento de Cochabamba (Bolivia). El trabajo tiene como información de partida la topografía y cartografía de la zona, los informes geológicos geotécnicos, el trazado definido por la línea tranviaria o metro ligero que se pretende proyectar y el estudio hidrológico del cauce para comprobar la cota y zona de inundabilidad. Por ello, en primer lugar, se ha realizado una búsqueda de la normativa que se emplea en Bolivia para el cálculo de estructuras de obra civil y las respectivas cargas a aplicar sobre la estructura, así como la definición de los materiales que se van a emplear en base a los materiales disponibles en el país. A partir de la información, de los medios constructivos en el país y de las peticiones realizadas por los organismos promotores de la obra, se ha tomado la decisión de resolver el viaducto mediante un puente de vigas postesadas de hormigón armado. El tablero consiste en 6 vanos continuos de 26 metros aproximadamente que descansa sobre apoyos de neopreno zunchado. La tipología de pilas empleada ha sido pilas tabique con bordes en semicircunferencia, al localizarse en el cauce fluvial, y los estribos diseñados son estribos cerrados situados en los márgenes del rio. La cimentación se ha resuelto mediante pilotes recogidos sobre encepados. El desarrollo del cálculo estructural ha consistido en la definición geométrica de los elementos que forman la estructura completa del viaducto, realizando un predimensionamiento básico en función de las necesidades del proyecto y de la información de partida. Para ello, se ha realizado un trabajo de encaje para definir los vanos del tablero, la situación de las pilas y estribos. A continuación, se ha elaborado los modelos de cálculo mediante elementos finitos para la obtención de esfuerzos y dimensionamiento de elementos y de armaduras. Se han creado tres modelos para el análisis independiente y conjunto de los distintos elementos: un modelo del tablero, un modelo conjunto de la estructura sin cimentación y otro modelo conjunto de la estructura con cimentación. En este proceso se ha realizado modificaciones en la geometría de los elementos, buscando las secciones óptimas y adecuadas en función de los esfuerzos obtenidos y corriendo los modelos para obtener nuevamente los esfuerzos en base a estas secciones. Además, el viaducto se construye en una zona sísmica, por lo que se ha realizado un análisis modal espectral para la obtención de esfuerzos debido a este fenómeno aplicando la Normativa Boliviana de Diseño Sísmico. Como parte final del mismo se incluyen unos muros de acompañamiento situados tras los estribos, a petición del organismo contratante. Estos muros han sido dimensionados y calculados mediante un modelo de elementos finitos, destacándose la aplicación de cargas de empujes dinámicos laterales de tierras.