Estudio puentes pontones y viaductos colombia

REPÚBLICA DE COLOMBIA
FONDO FINANCIERO DE PROYECTOS DE DESARROLLO – FONADE
BOGOTÁ D.C. Agosto de 2013
4 G CONCESIONES. GRUPO 2 CENTRO OCCIDENTE
Contrato No 2121825
VOLUMEN VII
ESTUDIO DE PUENTES, PONTONES Y VIADUCTOS
CORREDOR: IBAGUÉ – LA PAILA
Tramo: Calarcá - Cajamarca
CONSULTORÍA ESPECIALIZADA PARA LA
ESTRUCTURACIÓN DE CONCESIONES VIALES
PARA EL GRUPO DE CARRETERAS 2 CENTRO
OCCIDENTE, CORREDORES:
(1) DOBLE CALZADA IBAGUÉ-LA PAILA.
(2) DOBLE CALZADA BUGA-BUENAVENTURA.
(3) SANTANDER DE QUILICHAO-CHACHAGÜÍ.
PASTO-RUMICHACA

4 G CONCESIONES. GRUPO 2 CENTRO OCCIDENTE CORREDOR: IBAGUÉ-LA PAILA
VOLUMEN VII. ESTUDIO DE PUENTES, PONTONES Y VIADUCTOS ÍNDICE
VOLUMEN VII
ESTUDIO DE PUENTES, PONTONES Y VIADUCTOS
1 OBJETIVOS Y ALCANCES................................................................................ 6
1.1 NORMATIVIDAD APLICABLE .........................................................................................6
2 GENERALIDADES........................................................................................... 7
2.1 LOCALIZACIÓN..............................................................................................................7
3 SECTORIZACIÓN DEL TRAMO........................................................................ 9
4 TOPOGRAFÍA Y DISEÑO GEOMÉTRICO.........................................................10
4.1 ZONAS DE PROYECTO.................................................................................................10
4.2 PARÁMETROS DE DISEÑO ..........................................................................................12
5 GEOLOGÍA...................................................................................................13
5.1 GEOLOGÍA GENERAL...................................................................................................13
5.2 ESTRATIGRAFÍA...........................................................................................................13
5.3 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ..........................................................................................14
5.4 ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA ......................................................................................14
5.5 ESTUDIO DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA PARA PUENTES..............................................16
5.5.1 Generalidades...................................................................................................17
5.5.2 Objetivos...........................................................................................................17
6 ESTUDIO HIDROLÓGICO, HIDRÁULICO Y DE SOCAVACIÓN PARA
PUENTES .....................................................................................................20
6.1 ESTUDIOS HIDROLÓGICOS..........................................................................................20
6.2 ESTUDIOS HIDRÁULICOS.............................................................................................20

6.3 SIMULACIÓN HIDROLÓGICA.......................................................................................28
6.3.1 Simulación hidrológica de La Quebrada Perajes ..............................................28
6.3.2 Simulación hidrológica de La Quebrada del Violín ...........................................30
6.3.3 Simulación hidrológica de La Quebrada el Porvenir.........................................32
7 ESTUDIO DEL PAVIMENTO DE PUENTES.......................................................34
8 ESTUDIO ESTRUCTURAL Y DIMENSIONAMIENTO.........................................34
8.1 CONSIDERACIONES.....................................................................................................34
8.2 GENERALIDADES.........................................................................................................35
8.3 MATERIALES ...............................................................................................................35
8.4 PESO ESPECÍFICO........................................................................................................36
8.5 CARGA VIVA................................................................................................................36
8.6 DISPOSITIVOS DE APOYO............................................................................................36
8.7 JUNTAS DE EXPANSIÓN ..............................................................................................36
8.8 LOSA DE APROXIMACIÓN...........................................................................................37
8.9 SUPERFICIE DE RODADURA ........................................................................................37
8.10 RIESGO SÍSMICO O SISMICIDAD DEL ENTORNO.........................................................37
8.10.1 Riesgos y problemática prevesible...............................................................37
8.10.2 Aspectos sísmicos.........................................................................................37
8.10.3 Sismicidad histórica ......................................................................................39
8.11 NOTAS ADICIONALES A LOS PLANOS .........................................................................39
8.12 TIPOLOGÍA DE LAS ESTRUCTURAS..............................................................................39
8.12.1 Secciones Transversales ...............................................................................41
8.12.2 Cimentación..................................................................................................44
8.12.3 Pilas...............................................................................................................45
8.12.4 Superestructura............................................................................................45
9 DISEÑO CONCEPTUAL DE CIMENTACIONES..................................................63
9.1 CONDICIONES DE CIMENTACIÓN EVALUACIÓN DE CAPACIDAD PORTANTE.............65

9.1.1 Cimentaciones superficiales .............................................................................65
9.1.2 Cimentaciones profundas.................................................................................65
9.2 CÁLCULO DE ASENTAMIENTO DE PILOTES.................................................................66
9.2.1 Separación de los pilotes ..................................................................................68
9.3 CAPACIDAD SOPORTE.................................................................................................70
10 RECOMENDACIONES DE CONSTRUCCIÓN ....................................................71
10.1 PARA CIMENTACIONES EN PUENTES .........................................................................71
10.2 RECOMENDACIONES PARA PILOTES ..........................................................................72
10.3 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO .............................................................................73
11 PLANOS.......................................................................................................90
12 PRESUPUESTO.............................................................................................91
13 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................91
14 BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................93
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1. LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO ....................................................................................................................8
FIGURA 2. UBICACIÓN PARTICULAR DEL PROYECTO CON VARIANTES Y CONEXIÓN ............................................................................9
FIGURA 3. MAPA GEOLÓGICO Y LEYENDA...............................................................................................................................11
FIGURA 4. REGIONES EN COLOMBIA PARA DEFINICIÓN DE PARÁMETROS A, B, C, Y D .......................................................................25
FIGURA 5. DETALLE JUNTA DE EXPANSIÓN..............................................................................................................................36
FIGURA 6. LOCALIZACIÓN ZONA SÍSMICA DEL SITIO (TOMADO DE LA NSR-10 – FIGURAS A.2.3.1 Y A.2.3.2)....................................38
FIGURA 7. SECCIÓN TÍPICA A..............................................................................................................................................42
FIGURA 8. SECCIÓN TÍPICA B..............................................................................................................................................43
FIGURA 9. SECCIÓN TÍPICA C..............................................................................................................................................43
FIGURA 10. SECCIÓN TÍPICA MIXTA.....................................................................................................................................44

FIGURA 7. PUENTE 36.1 (K36+489 – K37+617) .............................................................................................................47
FIGURA 8. PUENTE 36.2 (K36+980– K37+122)..............................................................................................................48
FIGURA 9. PUENTE 37.1 (K37+206– K37+288)...............................................................................................................49
FIGURA 10. PUENTE 37.2 (K37+647– K37+707) .............................................................................................................50
FIGURA 11. PUENTE 37.3 (K37+869– K37+960).............................................................................................................51
FIGURA 12. PUENTE 38.1 (K38+064– K38+226).............................................................................................................52
FIGURA 13. PUENTE 38.2 (K38+888– K38+979).............................................................................................................53
FIGURA 14. PUENTE 39.1 (K39+587– K39+750).............................................................................................................54
FIGURA 15. PUENTE 40.1 (K40+162– K40+300).............................................................................................................55
FIGURA 16. PUENTE 40.2 (K40+747– K40+950).............................................................................................................56
FIGURA 17. PUENTE 41.1 (K41+614– K41+695).............................................................................................................57
FIGURA 18. PUENTE 41.2 (K41+790– K41+890).............................................................................................................58
FIGURA 19. PUENTE 42.1 (K42+081– K42+237).............................................................................................................59
FIGURA 20. PUENTE 42.2 (K42+645– K42+779).............................................................................................................60
FIGURA 21. PUENTE 43.1 (K43+030– K43+118).............................................................................................................61
FIGURA 22. PUENTE 43.2 (K43+447– K43+547).............................................................................................................62
FIGURA 23. PUENTE 43.3 (K43+674– K43+887).............................................................................................................63
FIGURA 24. PERFIL DE APOYO TIPO DEL PUENTE CON SU CIMENTACIÓN........................................................................................65
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1. SECTORIZACIÓN DEL TRAMO CALARCÁ – CAJAMARCA DEL CORREDOR IBAGUÉ – LA PAILA................................................9
TABLA 2. SECTORIZACIÓN DE VARIANTE DE CALARCÁ Y CONEXIÓN ARMENIA DEL CORREDOR IBAGUÉ – LA PAILA ............................10
TABLA 3. PARÁMETROS DE DISEÑO DE PROYECTO EN TRAMOS....................................................................................................12
TABLA 4. MODELO SINTÉTICO DE PROPIEDADES DE LAS ROCAS U.S. ............................................................................................16
TABLA 5. MÓDULOS DE DEFORMACIÓN TÍPICOS SEGÚN EL TIPO DE SUELO.....................................................................................18
TABLA 6. DATOS PARA LA SIMULACIÓN HIDROLÓGICA...............................................................................................................22

TABLA 7. VALORES DE LOS COEFICIENTES A, B, C Y D PARA EL CÁLCULO DE LAS CURVAS INTENSIDAD – DURACIÓN – FRECUENCIA, IDF, PARA
COLOMBIA.......................................................................................................................................................................24
TABLA 8. AÑO – PRECIPITACIÓN DE ESTACIÓN CLIMATOLÓGICA.................................................................................................26
TABLA 9. VALORES DE KST/AMAX MÍNIMOS PARA ANÁLISIS SEUDOESTÁTICOS DE TALUDES (TOMADO DE LA NSR-10) ...........................38
TABLA 10. RELACIÓN DE ESTRUCTURAS MAYORES DEL SUBTRAMO PORTAL TOLIMA – CAJAMARCA. ..................................................41
TABLA 11. RESUMEN DE TIPOLOGÍA (LONGITUDES ESTRUCTURALES)..........................................................................................41

VOLUMEN VII. ESTUDIO DE PUENTES, PONTONES Y VIADUCTOS 6
1 OBJETIVOS Y ALCANCES
El objeto del presente volumen es realizar el estudio de PUENTES Y VIADUCTOS requeridos en el Tramo
Calarcá – Cajamarca para un nuevo trazo y el mejoramiento del otro tramo, ambos correspondientes al
Corredor IBAGUÉ - LA PAILA, analizando los siguientes aspectos:
 Trazado geométrico
 Geología y geotecnia
 Hidrología, hidráulica y socavación
 Diseño conceptual de la estructura
 Diseño conceptual del pavimento.
La principal finalidad del Estudio de Puentes y Viaductos es analizar detalladamente las características
geométricas y predimensionamientos con base en la información geotécnica, hidrológica y la
premodelación estructural, obteniendo, de esta forma, la mayor información posible, para que se logre
administrar y asignar, de la mejor manera, los riesgos técnicos y constructivos asociados al tramo en las
zonas donde se requieren nuevos puentes y viaductos.
Adicionalmente, el estudio tiene como alcance el diseño conceptual de los elementos técnicos para
garantizar la construcción, operación, programación, tiempos de ejecución y especificaciones de todos
los puentes y viaductos, en este tramo muy complicados por su trazo y dar una aproximación de los
costos de los mismos.
1.1 NORMATIVIDAD APLICABLE
Todas las características establecidas en los estudios de los puentes están elaboradas con base en lo
establecido en las últimas versiones de las normas publicadas por las siguientes entidades y que son
aplicables a estos diseños conceptuales y a la construcción de puentes, todas ellas son aplicadas en
forma integral para no mezclar especificaciones o normas de instituciones diferentes.
 Las Especificaciones Generales de Construcción de Carreteras, versión 2007, adoptadas mediante
Resolución Nº 003288 del 15 de AGOSTO de 2007, emanada del Ministerio de Transporte.
 El Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes, adoptado mediante Resolución Nº
0003600, del 20 de junio de 1996, emanada del Ministerio de Transporte.
 Standard Specifications for highway Bridges. Versión 17 de 2005, para todos los casos que no se
contemplen en el Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes, o en los casos donde los
procedimientos contemplados en su texto ya no sean válidos a la fecha del proyecto.
 El Código Colombiano propuesto y divulgado por la Comisión Asesora permanente del Código o
AIS, a la fecha de ejecución de los trabajos.

 Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR a 96, contenida en la Ley
400 de 1997, y el Decreto 33 del 9 de enero de 1998.
 ICONTEC
 ASTM
 AWS asociación Americana de Soldadura
Así como la consulta a las especificaciones Generales y/o Normas de Construcción de Carreteras INV,
1996 Y 1998.
Estudios del Cruce de la Cordillera Central (La Línea – Calarcá) Consorcio de La Línea, INVIAS, varios
volúmenes elaborados por las empresas Gómez Cajia y Asociados, Estudios Técnicos, .S.A. Y Consultoría
Colombiana, S.A., varios años.
Además de contar en forma particular con el Estudio de Geotecnia y Geología de la empresa Geotecnia
Andina Consultores, S.A.S. relativo a los tramos en estudio y que fue solicitada por la UT2 del Grupo
Centro Occidente.
La carga viva para el diseño será el camión o su franja de carga correspondiente, o la que indique el
Código vigente en el momento de ejecución de los trabajos.
Para efectos de análisis, diseño y construcción, los puentes nuevos deberán garantizar que los materiales
poseen una durabilidad de 50 años.
2 GENERALIDADES
2.1 LOCALIZACIÓN
El proyecto está localizado en la parte centro-occidental del Departamento de Tolima y en la parte
centro-oriental del Departamento de Quindío, entre los 4° 20’ y 4° 35’ de Latitud Norte y entre 75 14’
y 75 40’ de Longitud Greenwich. La región se caracteriza por unas lluvias medianas a nivel anual que
varían entre los 1000 y 4000 mm y de temperaturas promedio que fluctúan entre los 3° a 6°C en la zona
de La Línea y los 12° a 24° en las zonas extremas.
La carretera existente se desarrolla en un terreno entre ondulado y montañoso. Cruza transversalmente
la Cordillera Central entre las ciudades de Ibagué y Calarcá. La zona estudiada, por lo tanto, está situada
en las hoyas hidrográficas de los ríos Magdalena y Cauca, siguiendo las vertientes de los ríos Coello –
Bermellón (flanco oriental).

Geológicamente la carretera, en una forma general, cruza una secuencia de rocas cristalinas
superpuestas discordantemente por depósitos piroclásticos de baja consolidación y algunos depósitos
aluviales y coluviales recientes.
El corredor de influencia de la carretera que comunica a las ciudades de Ibagué y Armenia cruza
transversalmente la Cordillera Central. El tramo sobre el flanco oriental coincide con el valle de los ríos
Bermellón – Coello. El flanco occidental queda emplazado entre los ríos Navarco y Santo Domingo, hasta
la localidad de Calarcá, para luego cruzar el Río Quindío y ubicarse en la ciudad de Armenia.
A nivel general, la Cordillera Central registra su paso más bajo en la localidad de la Línea. Hacia el sur su
morfometría es la de una cima de geometría longilínea y dirección NNE, mientras que hacia el norte se
modifica ligeramente hasta lograr dirección N. A esta escala general, el truncamiento y contraste
topográfico es notorio. Inmediatamente al norte, la Cordillera presenta un aumento altitudinal
correspondiente a la presencia del sistema volcánico del Parque de Los Nevados.
Figura 1. Localización general del proyecto

A continuación se tiene una ubicación particular del tramo de Calarcá – Cajamarca que forma parte del
Corredor IBAGUÉ – LA PAILA.
Figura 2. Ubicación particular del Proyecto con Variantes y Conexión
La vía comienza en Ibagué a una altura de 1,250 msnm para ir ascendiendo hasta Cajamarca donde se
llega hasta La Línea a más de 3,000 msnm para luego descender hasta Calarcá y Armenia (1,483 msnm).
La temperatura media anual es de 24 grados centígrados para la mayor parte del corredor.
3 SECTORIZACIÓN DEL TRAMO
Se presenta a continuación la sectorización del tramo en su totalidad que forma parte del Corredor
IBAGUÉ – LA PAILA.
SECTORIZACIÓN TOTAL DEL TRAMO
Nº SECTOR
NOMBRE
ABSCISAS KM
APROX
TIPO
INICIO FINAL
1 CAJAMARCA - PORTAL TOLIMA K47+500 K40+000 10 MEJORAMIENTO
2 PORTAL TOLIMA – PORTAL QUINDÍO K68+500 K47+500 20 REHABILITACIÓN
3 PORTAL QUINDÍO - CALARCÁ
(INICIO VARIANTE)
K80+000 K68+500 12 MEJORAMIENTO
Tabla 1. Sectorización del tramo Calarcá – Cajamarca del Corredor IBAGUÉ – LA PAILA

Nº SECTOR
NOMBRE
ABSCISAS KM
APROX
TIPO
INICIO FINAL
4
VARIANTE DE CALARCÁ
LA LÍNEA CALARCÁ
INICIA VARIANTE
K0+000
LIGA LA ESPAÑOLA
K4+230
4.30 NUEVO TRAZADO
5 CONEXIÓN ARMENIA GLORIETA VERSALLES
K0+000
ENTRADA ARMENIA
K5+453
5.45 MEJORAMIENTO
Tabla 2. Sectorización de Variante de Calarcá y Conexión Armenia del Corredor IBAGUÉ – LA PAILA
NOTA: Los sectores 4 y 5 son estudiados en otro capítulo en particular.
Este capítulo analizará los sectores 1, 2, 3 desde Calarcá hasta Cajamarca.
4 TOPOGRAFÍA Y DISEÑO GEOMÉTRICO
Nuestro objetivo es encontrar una mejor y más segura vía para llegar de la población de Calarcá (Inicio
de Variante) a Cajamarca, definir una vía más dinámica, segura y eficiente que la existente, esto se
obtendrá mediante un nuevo trazo en un sector y el mejoramiento en otro y la rehabilitación del tercero,
proyectos que serán de la mayor eficiencia posible y un costo razonable.
4.1 ZONAS DE PROYECTO
Están formadas por tres sectores ligados entre sí, se presenta a continuación el nuevo trazado.
Dada la alta pendiente topográfica y la precipitación pluvial de la región, la erosión y la acumulación
temporal de estos materiales no ocurre en volúmenes importantes. La mayoría de los depósitos de esta
naturaleza que se han observado, corresponden a masas de materiales asociados a antiguos
movimientos en masa. Dentro de estos últimos, el de mayor incidencia corresponde al registrado en el
sitio observado en la margen derecha de la quebrada Curalito.
En algunos casos es difícil identificar y/o trazar contactos entre estos suelos coluviales y una roca muy
fracturada, ya que estas últimas también contribuyen a la formación de suelos intramontanos.
En la figura 1 se muestra un recorte del mapa geológico num 244 (IBAGUÉ) escala 1:100.000 editado
por INGEOMINAS, en donde se ha marcado la zona del corredor de estudio.

Figura 3. Mapa geológico y leyenda
El sector desde Calarcá (donde se inicia la Variante de Calarcá S-4) este tiene como finalidad el
mejoramiento de la actual vía con una longitud aproximada de 12 kilómetros, hasta llegar al Portal
Quindío, este da inicio al Sector 2 que según INVIAS solo requiere la rehabilitación de la vía existente en
20 kilómetros aproximadamente hasta llegar al Portal Tolima.
Para el último sector próximo a la ciudad de Cajamarca (Variante de esta población) da inicio en el Portal
Tolima con una longitud de 10 kilómetros de mejoramiento por un nuevo trazado muy próximo al actual
existente.

4.2 PARÁMETROS DE DISEÑO
El estudio comprende el diseño de una solución vial óptima para el mejoramiento de la calzada existente
denominada Conexión Armenia para hacerla más eficiente y moderna pero deberá ser ampliada a cuatro
carriles de 3.65 m y bermas externas de 1.80 m.
Los tramos cuentan con diecisiete (17) puentes, de diferentes longitudes en estructuras mayores.
El diseño geométrico del mejoramiento se lleva muy próximo al actual y éste se realiza en concordancia
con las demás disciplinas que forman parte integral del Proyecto, teniendo en cuenta que el tipo de
terreno en las zonas del proyecto es montañoso. La vía es una carretera principal de una calzada y se
adoptó una velocidad de diseño de 60 Km/h, para la se tiene un nuevo trazado con velocidad de diseño
de 80 km/h.
La definición de los parámetros de diseño se hizo con base en las normas del Manual de Diseño
Geométrico de Carreteras, y de acuerdo a las características particulares del sector en particular.
A continuación se presentan los principales parámetros de diseño del proyecto de los sectores del Tramo
Calarcá – Cajamarca, para el tramo de rehabilitación la velocidad de diseño es de 30 km/h.
CARACTERÍSTICA
DEL PARÁMETRO UNIDAD
VALOR - SECTOR
CALARCÁ – PORTAL QUINDÍO – PORTAL TOLIMA –
VARIANTE CAJAMARCA
Velocidad de diseño Km/h 60
Radio mínimo m 114
Longitud mínima de espiral m 18.84
Ancho de calzada
 Sección normal
 Sección restricta
m
22.40
20.90
Ancho separador
 Sección normal
 Sección restricta
m
1.60
120
Pendiente máxima
 En calzada existente
 En calzada duplicada
% 8
Peralte máximo % 8
Altura máxima de cortes m 10
Tabla 3. Parámetros de diseño de proyecto en tramos

5 GEOLOGÍA
5.1 GEOLOGÍA GENERAL
El área motivo de este trabajo está ubicada al sur del complejo volcánico del Ruiz – Tolima, reconocida
como Depresión del Quindío; y se caracteriza por ser la parte más baja del páramo del mismo nombre y
la más angosta en la zona meridional de la Cordillera Central Colombiana, que se conoce comúnmente
como Alto La Línea.
El ambiente geológico del Alto La Línea es complejo tanto a nivel litológico como a nivel estructural. En
él se han reconocido litounidades metamórficas, ígneas e importantes recubrimientos de piroclastos y
aluviones.
En la geología estructural, los principales rasgos tectónicos del área son fallas de orientación N – S.
5.2 ESTRATIGRAFÍA
Nelsón (1962) engloba todo el conjunto de rocas metamórficas de la Cordillera Central entre Ibagué y
Armenia dentro del Grupo Cajamarca. Este Grupo lo limita al Oeste mediante una falla en el flanco
occidental de la Cordillera Central, que lo pone en contacto con rocas del Grupo Diabásico, su límite
oriental también es una falla que lo separa del Batolito de Ibagué. Litológicamente se distinguen los
siguientes materiales: esquistos verdes, anfibolitas, esquistos grafíticos, filitas cuarzosas, esquistos
cuarzosos gnéisicos, diabasas y calizas cristalinas. Los esquistos verdes están formados en gran parte por
homblenda, clorita, epídota y albita.
Los afloramientos de este Complejo muestran que estas dos unidades se presentan en diferente
relación, es decir: sectores con presencia de uno de los dos cuerpos independientemente, pero en otros
sectores, se aprecia una inter-estratifícación de los mismos. Esta relación no es clara y para efectos
prácticos de campo se tratan estos esquistos como un paquete compuesto por las dos litologías antes
que dos miembros independientes.
El Complejo Cajamarca expone un metamorfismo de grado regional bajo y acción dinámica posterior que
genera replegamiento y fracturamiento; en la fábrica de la roca se observa el registro de eventos
tectónicos que se ven traducidos en la presencia de pliegues menores (de escala macroscópica a
microscópica). Algunos plegamientos ocasionalmente encontrados son de tipo recumbente o ptigmático.
Los estados de alteración en que se encuentran las rocas varían de fresco a muy meteorizado, como se
observa en los sectores con mayor intensidad de fracturamiento.

5.3 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL
Los principales rasgos estructurales en la zona son fallas, las cuales se agrupan dentro del Sistema
Romeral (zona de melange) con orientación en general de Norte - Sur, también se presenta en una
menor proporción sistemas de fallas en dirección E-W. A continuación se describen las estructuras más
destacadas.
La falla de Romeral corresponde a una importante fractura regional cuyo trazo se ha identificado desde
la costa Caribe hasta Guayaquil (Ecuador). El ancho de la faja de roca afectada por cataclasis es de por lo
menos 15 km en los diferentes sitios donde ha sido estudiada en la Cordillera Central.
En el área de estudio, la zona de influencia de esta falla se extiende por lo menos desde la cima de la
cordillera hasta Calarcá. Es difícil precisar hasta dónde se extiende su límite de influencia al occidente,
pues parece confundirse con la zona de influencia del sistema de fallas de Armenia, subparalelo al de
Romeral y fuera del área de estudio. El sistema de Armenia evidentemente ha afectado sedimentos
recientes.
Los efectos de la falla de Romeral sobre la litología original van desde fajas con severa trituración
(brechamiento y milonitización) hasta lograr una parcial o total recristalización para conformar filonitas
propiamente. Es frecuente encontrar localmente algunos bloques sanos de tamaño considerable dentro
de la zona de cataclasis, una especie de grandes escamas no alteradas que forman parte de la zona de
influencia.
5.4 ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA
Con base en la información y datos puntuales que se tiene de varios estudios anteriores relacionados
con el cruce de La Línea, sean estos de geología, geotecnia, estructuras, túneles, pavimentos, además de
considerar factores de homologación, interrelación de datos y zonas relativamente cercanas y
homogéneas en ciertos tramos, como quedó indicado en la parte geológica regional y las ciencias de
litología tectónica y geomorfología, se realizó la zonificación geotécnica.
Del resultado de registros de exploración, resultado de ensayos en campo y laboratorio donde se
determinan los perfiles estragráficos para cada apique, se zonificó el tramo. En forma anexa se presentan
los perfiles de cada uno además de considerar para fines de zonificación geotecnia se establecieron los
siguientes subsectores de acuerdo a ciertos parámetros.

Calarcá – La Línea (K5+000 – K26+500)
El descenso de la vía desde La Línea hasta Calarcá se ha establecido siguiendo la divisoria de aguas de
una serie de drenajes secundarios. Como se mencionaba en los comentarios sobre tectónica, este sector
queda emplazado casi en su totalidad sobre la zona de influencia de la falla de Romeral. Allí los efectos
cataclásticos son frecuentes y han facilitado la mayor descomposición química producida por la
meteorización en la masa rocosa.
También aquí se aprecia una presencia considerable de remanentes/acumulaciones de ceniza volcánica.
En superficie, el macizo rocoso está, en general, constituido por una cubierta de cenizas parcial a
fuertemente meteorizadas que yacen sobre una roca de condición desmejorada.
La Línea – Cajamarca (K26+500 – K47+000)
En este tramo, la vía se emplaza sobre esquistos de bajo grado de metamorfismo del Grupo Cajamarca,
drenados básicamente por el Río Bermellón. Entre k49+000 y k37+000. La masa rocosa manifiesta un
estado moderado a amplio de fracturación, con algunos sectores donde el diaclasamiento aumenta
como consecuencia del cruce de algunas fallas tectónicas.
Entre k37+000 y k33+500 vía existente se ubica siguiendo el contorno de un cuerpo ígneo predominante
de tipo porfirítico, con presencia de algunas lavas finogranulares vítreas. En el sector entre k33+500 y
hasta La Línea (k26+500), el material rocoso muestra una permanente y sistemática presencia de efectos
cataclásticos severos, que representan la acción de un desgarre tectónico de gran magnitud.

Tabla 4. Modelo sintético de propiedades de las rocas U.S.
Para todo el tramo se han realizado los Apiques 23 a 88 y Es 14A y 14B y se encuentra arena limosa por
lo general (SM) de compacidad media a densa y limos de baja plasticidad (ML) con grados de
consistencia variable, (desde medianamente consistentes hasta blandas). Estos tramos de suelos
presentan un espesor promedio de 2.00 metros, y se apoyan en la mayoría de los casos sobre roca dura
tipo esquisto (en ocasiones bastante meteorizados en donde se obtuvieron suelos GM) con algunas
intercalaciones de limos.
En las determinaciones de los límites de Atterberg que se han realizado en las muestras y que han sido
facilitadas por INVIAS, se han obtenido valores medios del límite líquido e índice de plasticidad de 29.75
y 2.94 respectivamente, y estos valores muestran una tendencia aproximadamente paralela y siguiendo
la línea A en el gráfico de plasticidad de Casagrande de la figura adjunta, aunque con valores mas
concentrados en el campo de las ML (limos de baja plasticidad).
5.5 ESTUDIO DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA PARA PUENTES
Para el estudio de las estructuras se utilizó la información aportada por los sondeos que se realizaron
para el Proyecto del Cruce de la Cordillera Central entre los departamentos de Tolima y Quindío,
realizado por la Empresa Ingeniería B Gómez Cajiao, con el fin de establecer los niveles de meteorización,

características de la roca y otros datos como presencia de agua, eventuales zonas perturbadas y especies
de cenizas volcánicas.
Se describen a continuación las características geológicas y geotécnicas de terreno que se verá afectado
por los diferentes puentes y viaductos del tramo de Calarcá a Cajamarca.
5.5.1 Generalidades
En el presente apartado se incluye la descripción de las actividades geológico - geotécnicas necesarias
para la caracterización de los materiales presentes en el subsuelo de los apoyos de los puentes y
viaductos proyectados en el estudio, con el fin de definir las propiedades físico - mecánicas de los
mismos, y con estos parámetros realizar los análisis necesarios para definir las fundaciones de las
diferentes estructuras y determinar los parámetros requeridos para el diseño estructural, además de dar
las recomendaciones constructivas para adelantar estos trabajos en la obra.
El estudio de geotecnia en particular tiene dos partes, la primera que son los estudios realizados en el
volumen IV, Estudio Geotécnico y Geológico que se integran parcialmente a este tomo ya que sería
repetitivo su total presentación, sin embargo se incluyen tablas de las inspecciones geotécnicas,
localización de apiques, perforaciones, fotos de ejecución y recuperación de muestras y la segunda parte
es el estudio particular de Geología y Geotecnia realizado por la UT2 a principios de 2013 para los
sectores inicial y final del tramo en estudio.
5.5.2 Objetivos
OBJETIVO GENERAL
Para el diseño estructural de las fundaciones de las estructuras, se requiere conocer puntualmente las
características del subsuelo en cada uno de los sitios donde van a estar apoyadas dichas estructuras.
Se tuvieron resultados de exploración geotécnica en cruces del eje de la vía con los cauces de las
principales quebradas. Para lograr esto, se realizaron perforaciones con taladros a rotación, lo que
permitió conocer la estratigrafía de cada sitio y determinar los materiales que ofrecían la capacidad de
soporte necesaria para poder apoyar las estructuras adecuadamente, sin sufrir deformaciones que
pudieran llegar a afectar su estabilidad.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Caracterizar las propiedades físico - mecánicas de los horizontes geotécnicos sobre los que se
cimentarán los puentes del tramo analizado.
Definir los tipos de fundación y las profundidades adecuadas para garantizar condiciones de estabilidad
aceptables para las estructuras.

Definir los parámetros geotécnicos necesarios para el diseño estructural de las diferentes cimentaciones.
Establecer una serie de recomendaciones de tipo constructivo para asegurar el adecuado
comportamiento de las obras durante la operación del proyecto.
Establecer una serie de recomendaciones de tipo constructivo para asegurar el adecuado
comportamiento de las obras durante la operación del proyecto.
A continuación se presentan los Módulos de Deformación para cada tipo de suelo.
Tabla 5. Módulos de deformación típicos según el tipo de suelo

RECOMENDACIONES PARA CIMENTACIONES
En general para las estructuras cortas o menores se consideraron principalmente pilas de cimentación
sobre el horizonte IIA o IIB (basamento rocoso), debido a que se encontraba en algunos casos sobre
taludes de pendiente fuerte quedando de esta forma aproximadamente los primeros 4,0 m sin
confinamiento lateral en uno de sus lados. Las estructuras denominadas mayores requieren del uso de
pilotes de punta para su cimentación.
Durante la construcción de las fundaciones de los puentes, deben verificarse previamente las cotas o las
profundidades, y el estrato de fundación, las cuales no deben ser menores a las recomendadas en este
estudio.
Las cimentaciones se diseñaron para garantizar que los asentamientos estuvieran dentro de límites
admisibles para lograr un correcto funcionamiento.
Los llenos en la parte posterior de los estribos se consideraron conformados con los materiales
disponibles en la zona, correspondientes a suelos granulares limpios (pasa N° 200 menor del 35%).
Igualmente, se debe construir un filtro en el trasdós de los estribos hasta una altura equivalente a 2/3 de
su altura. Por lo tanto en los análisis se considera que el nivel freático se encuentra en el nivel inferior de
la fundación.
El control del agua es muy importante para el buen funcionamiento de las fundaciones de los puentes,
por lo que se debe garantizar el buen desempeño de los filtros para que no se generen empujes
adicionales en los estribos.
Durante la excavación de las pilas donde sea necesario implementar voladuras y los estratos superiores
sean predominantemente compuestos por matriz arenosa, como en muchos casos se detectó durante la
exploración, se debe ejecutar la voladura con gel con el fin de evitar posibles derrumbes, y aunque en la
exploración no se detectó que las paredes de la perforación se cerrarán, sí se debe tener en cuenta. Por
el alto de fracturamiento de la roca, la presencia de matriz de suelo areno – limosa y el mayor
desconfinamiento de la masa de suelo ocasionado por una excavación de mayores dimensiones que la
ocasionada por la perforación, se puede presentar esta situación.
En la parte inferior de las pilas en caso de encontrarse por debajo del nivel freático, se debe usar
concreto tipo tremi, con el fin de evitar el efecto del agua sobre el concreto.

6 ESTUDIO HIDROLÓGICO, HIDRÁULICO Y DE SOCAVACIÓN PARA PUENTES
En este apartado se recogen comentarios de los resultados en los estudios e investigaciones hidrológicas
realizadas en el Volumen 3.- Estudio de Hidráulica, Hidrología y Socavación, para el diseño de los nuevos
viaductos planteados en este tramo en particular.
6.1 ESTUDIOS HIDROLÓGICOS
Durante la fase inicial de los diseños del trayecto se recopiló y actualizó la información existente en las
áreas de hidrología, hidrogeología, sedimentología, meteorología y cartografía. Se efectuaron labores
complementarias, incluyendo la ejecución de exhaustivos trabajos y visitas de campo, y la observación
de los sitios de entrega a las corrientes receptoras. Se relaciona más adelante la información que fue
recopilada y aquella nueva que se obtuvo.
Los trabajos hidrológicos realizados se detallan en el Volumen III Estudio de Hidráulica, Hidrología y
Socavación y los resultados se acompañan en el apartado correspondiente, solo aquí se incluye un
pequeño resumen de los caudales más representativos de las estructuras del tramo, correspondientes a
las hoyas hidrográficas con áreas aferentes superiores a los 20 km2
determinándose los caudales
máximos instantáneos mediante la modelización con HEC-HMS que se presenta después del tema de
Hidráulica.
Los nuevos viaductos proyectados para el mejoramiento de la carretera existente entre Calarcá –
Cajamarca cruzan algunas cuencas hidráulicas.
Para la cuenca de los ríos se estima el área de drenaje en km2
, dicha área se midió sobre cartografía
1:100 000 y mayor, dada su gran extensión. En la siguiente tabla se relacionan los principales parámetros
hidrológicos y los caudales estimados mediante el modelo lluvia – escorrentía. Estos caudales se
utilizaron para modelar el comportamiento en la zona de los viaductos propuestos sobre los ríos, lo que
permitió estimar niveles de aguas máximas y verificar niveles de socavación en la fundación de los
viaductos dispuestos en esta zona del trazado.
6.2 ESTUDIOS HIDRÁULICOS
Los estudios hidráulicos de los puentes realizados se ubican en el apartado 4.3 del Volumen III, Estudio
de Hidráulica, Hidrología y Socavación por lo que solo se mencionarán algunos puntos importantes.
El análisis hidráulico de las obras mayores busca determinar el perfil de la superficie del agua para la
creciente de diseño, información a partir de la cual se determina:
 La suficiencia del gálibo de la estructura existente/proyectada.
 El impacto aguas arriba o remanso generado por el puente.
 Las distribuciones del flujo y la velocidad para la estimación de la socavación potencial y con ello
las medidas protectoras para los puentes existentes y las cotas de cimentación de las
infraestructuras proyectadas.

A continuación se mencionan las principales cuencas y subcuencas que afectan el tramo.
Cuenca del Río Bermellón
El Río Bermellón nace al Occidente de Cajamarca en las estribaciones de la cordillera Central a los 3200
m.s.m.m., en área denominada la Línea, Páramo el Santuario y se une al Río Anaimé, y recibe las aguas
de San Antonio, San Rafael, El Tigre y la Cerrajosa y continúa con el mismo nombre.
Su recorrido es de Occidente a Oriente pasando por la Cabecera Municipal, el principal afluente es la
Quebrada Chorros Blancos; tiene como función suministrar agua para el consumo humano y uso
doméstico de los habitantes de Cajamarca.
Su red de drenaje está conformada por las quebradas Las Guacas, por la margen derecha recibe el
tributo de las quebradas de los Cristales, Bolívar, Perales, El Violín, Las Marías, La Julia, La Estrella, La
Guala, Chorros Blancos, El Espejo, El Venado, San Antonio, Los Tunjos, Sucre, San Rafael, Cuba y La
Cerrajosa. También sobre éstas últimas confluyen numerosas quebradas de orden menor.
Una vez recogido en su caudal todo el volumen de aguas que riegan el Municipio de Cajamarca, cambia
de nombre y se le conoce entonces como el Río Coello a los 1700 m.s.n.m.
Los viaductos sobre todos los Ríos se diseñarán para el paso de la creciente de 100 años de período de
retorno, buscando mantener un borde libre de al menos un metro. El análisis hidráulico se efectuó
mediante el cálculo de perfiles de flujo utilizando el software Hec Ras del US Army Corps of Engineers.
Los resultados del estudio hidráulico, además de servir para chequear la rasante de la vía, se utilizaron
para analizar la socavación esperada en los estribos de los puentes.
Vale la pena resaltar que para la cota de rasante establecida en algunos viaductos, no es determinante el
tema hidráulico, debido a la altura libre considerable entre la parte inferior de los viaductos y el nivel de
creciente de 100 años, donde para ambos viaductos la diferencia de cotas entre el nivel normal del río y
la parte inferior del tablero supera los 15 m, mientras que la creciente de 100 años alcanza a subir a lo
sumo unos 5 m por encima del nivel del río existente en cada cauce.
MODELACIÓN HIDROLÓGICA CON EL SOFTWARE HEC HMS
El HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center's Hydrologic Modeling System) es un programa de
simulación hidrológica tipo evento, lineal y semidistribuido, desarrollado para estimar los hidrógramas
de salida en una cuenca o varias subcuencas (caudales máximos) a partir de condiciones extremas de
lluvias, aplicando para ello algunos de los métodos de cálculo de hietogramas de diseño, pérdidas por
infiltración, flujo base y conversión en escorrentía directa.
El programa trabaja con tres módulos básicos que definen en su conjunto el proyecto de simulación de la
cuenca:

 Módulo de precipitación: permite seleccionar uno de seis patrones de precipitación (tipos de
hietogramas) del evento de tormenta que más se ajuste a las posibles condiciones de la cuenca,
incluyendo la introducción manual de los datos de la lluvia de diseño.
 Módulo de la cuenca: permite la representación del sistema físico con los elementos antes
citados, y la inclusión de las características morfométricas y de condición del suelo para cada
uno de ellos. Así, cada componente incluye la información necesaria para construir la
hidrógrama total de salida.
 Módulo de control: incluye las fechas de inicio y culminación de los datos de lluvia y caudal para
la simulación (u optimización) y los intervalos de tiempo para realizar los cálculos
Para la modelación hidrológica de cuencas, el software considera los siguientes componentes:
- Subcuencas (subbasins)
- Tramos de tránsito (routing reach)
- Uniones (junctions)
- Embalses (reservoirs)
- Fuentes (Sources)
- Sumideros (sinks)
- Derivaciones (diversions)
Con los siete componentes, se elabora la simulación de una cuenca hidrológica, la cual puede ser tan
compleja como requiera el problema que está tratando y como permita la información de campo
disponible.
A continuación se incluyen los datos más significantes de la simulación hidrológica.
Nombre Km
Área de
cuenca
Long de
cauce
pendiente del
cauce
Tc
Lag time = (0.6
Tc)
km² km % decim min hrs min hrs
Quebrada Peraje
38+950
(38.2)
4.187 2.861 24.21 0.24 15.40 0.256 9.243 0.1540
Quebrada del
Violín
40+800
(40.2)
3.776 3.537 20.77 0.21 19.24 0.320 11.545 0.1924
Quebrada El
Porvenir
42+700
(42.2)
4.88 4.279 22.08 0.22 21.76 0.362 13.057 0.2176
Tabla 6. Datos para la simulación hidrológica

Se consideró un coeficiente de escurrimiento de 70
Se utilizó la información de lluvia para un período de retorno de 50 años, la cual se determinó mediante
el “Cálculo de curvas IDF”, propuesto en el “Manual de Drenaje para Carreteras”, elaborado por la
República de Colombia, mediante el Ministerio de Transporte, Instituto Nacional de Vías y la
Subdirección de apoyo Técnico .
Cálculo de curvas IDF por método simplificado
(Obtenido del Manual de drenaje para carreteras. República de Colombia)
La metodología simplificada de cálculo de las curvas intensidad – duración – frecuencia se debe llevar a
cabo siempre y cuando no se disponga de datos históricos de precipitación de corta duración (datos
pluviográficos).
Para Colombia se propone el método que se presenta en la referencia bibliográfica (2.15). En este
estudio se dedujeron curvas intensidad – duración – frecuencia por correlación con la precipitación
máxima promedio de días de lluvia al año, la precipitación total media anual y la elevación de la estación.
La mejor correlación obtenida, sin embargo, fue la que se obtuvo con la precipitación máxima promedio
anual en 24 horas en una estación, y es la que se propone para los estudios, además de que es la más
sencilla de utilizar.

La expresión resultante está dada por:
a x Tb x Md
(t/60)c
i=
a x Tb x Md
(t/60)c
i=
Donde: i: Intensidad de precipitación, en milímetros por hora (mm/h)
T: Periodo de retorno, en años
M: Precipitación máxima promedio anual en 24 h a nivel multianual
T: Duración de la lluvia, en minutos (min)
a, b, c, d: Parámetros de ajuste de la regresión. Estos parámetros fueron
regionalizados. Sus valores se presentan en la siguiente tabla.
REGIÓN a b c D
Andina (R1) 0.94 0.18 0.66 0.83
Caribe (R1) 24.85 0.22 0.50 0.10
Pacífico (R1) 13.92 0.19 0.58 0.20
Orinoquía (R1) 5.53 0.17 0.63 0.42
Tabla 7. Valores de los coeficientes a, b, c y d para el cálculo de las curvas intensidad – duración – frecuencia,
IDF, para Colombia

Figura 4. Regiones en Colombia para definición de parámetros a, b, c, y d
Se utilizó la estación “Cajamarca” como representativa y de influencia en la zona en estudio
De los datos de la estación “Cajamarca” se obtiene el siguiente análisis de precipitación máxima en 24
horas a nivel anual:
ESTACIÓN CLIMATOLÓGICA ORDINARIA CAJAMARCA
PRECIPITACIÓN MÁXIMA ANUAL HISTÓRICA EN 24 HORAS
AÑO PRECIPITACIÓN [mm]
1993 43.9
1994 34.4
1995 109
1996 49.5
1997 72.1
1998 54.9
1999 38.9
2000 58.5
2001 54
2002 61.9

2003 73.7
2004 38.8
2005 54.6
2006 48
2007 47.3
2008 40
2009 41.6
2010 30
Número de Datos 17
Media 54.1824
Desviación Típica
Coeficiente de asimetría
Tabla 8. Año – Precipitación de Estación Climatológica.
Aplicando la ecuación se obtiene:
a = 5.53
b = 0.17
c = 0.63
d = 0.42
M = 54.1824

DURACIÓN PERÍODO DE RETORNO (AÑOS)
min 2 5 10 20 25 50 100
5 159.22 186.06 209.33 235.51 244.61 275.20 309.62
10 102.89 120.23 135.26 152.18 158.06 177.83 200.07
15 79.69 93.13 104.77 117.87 122.43 137.74 154.97
20 66.48 77.69 87.40 98.33 102.14 114.91 129.28
30 51.50 60.18 67.70 76.17 79.11 89.01 100.14
40 42.96 50.20 56.48 63.54 66.00 74.25 83.54
50 37.33 43.62 49.07 55.21 57.34 64.51 72.58
60 33.28 38.88 43.75 49.22 51.12 57.51 64.71
70 30.20 35.29 39.70 44.66 46.39 52.19 58.72
80 27.76 32.44 36.50 41.06 42.65 47.98 53.98
90 25.77 30.12 33.89 38.12 39.60 44.55 50.12
100 24.12 28.18 31.71 35.67 37.05 41.69 46.90
110 22.71 26.54 29.86 33.60 34.89 39.26 44.17
120 21.50 25.13 28.27 31.80 33.03 37.16 41.81
130 20.44 23.89 26.88 30.24 31.41 35.34 39.76
140 19.51 22.80 25.65 28.86 29.98 33.72 37.94
150 18.68 21.83 24.56 27.63 28.70 32.29 36.33
160 17.94 20.96 23.58 26.53 27.56 31.00 34.88
170 17.27 20.18 22.70 25.54 26.52 29.84 33.57
180 16.65 19.46 21.90 24.63 25.59 28.79 32.39
190 16.10 18.81 21.16 23.81 24.73 27.82 31.30
200 15.59 18.21 20.49 23.05 23.94 26.94 30.31
210 15.11 17.66 19.87 22.35 23.22 26.12 29.39
220 14.68 17.15 19.30 21.71 22.55 25.37 28.54
230 14.27 16.68 18.76 21.11 21.93 24.67 27.75
240 13.89 16.24 18.27 20.55 21.35 24.01 27.02

6.3 SIMULACIÓN HIDROLÓGICA
6.3.1 Simulación hidrológica de La Quebrada Perajes

Se recomienda adoptar como gasto de diseño 33.5 m³/s, asociado a un período de retorno de 50 años,
dicho gasto se obtuvo aplicando el software HEC HMS para la modelación hidrológica de la Quebrada
Perajes.
6.3.2 Simulación hidrológica de La Quebrada del Violín

Se recomienda adoptar como gasto de diseño 17.3 m³/s, asociado a un período de retorno de 50 años,
dicho gasto se obtuvo aplicando el software HEC HMS para la modelación hidrológica de la Quebrada del
Violín.
6.3.3 Simulación hidrológica de La Quebrada el Porvenir

Se recomienda adoptar como gasto de diseño 32 m³/s, asociado a un período de retorno de 50 años,
dicho gasto se obtuvo aplicando el software HEC HMS para la modelación hidrológica de la cuenca de
aportación de la Quebrada El Porvenir.
7 ESTUDIO DEL PAVIMENTO DE PUENTES
Para el estudio del pavimento que se colocará en la superficie de rodamiento de la superestructura, este
siempre es considerado como un sector particular ya que el mismo está apoyado sobre placas de
concreto y los espesores mínimos desde el punto de vista estructural y de confort serán de 4 cm. en los
puentes y de 5 cm. en el viaducto elevado de todo el alineamiento respectivo, considerando esta como
una capa de liga de tipo asfáltico solamente
8 ESTUDIO ESTRUCTURAL Y DIMENSIONAMIENTO
8.1 CONSIDERACIONES
Con base en las ventajas particulares de cada uno de los Puentes, se eligió la solución estructural más
idónea, tanto por las condiciones físicas y sociales de la zona, como de los procesos constructivos y
materiales de la región.
El alcance de este contrato no incluye el diseño estructural constructivo a nivel detalle por lo que se
realizaron algunas alternativas bajo un criterio de selección de tipo y un diseño conceptual de cada
puente nuevo o paralelo a uno en funcionamiento y sus elementos complementarios.

Para todas las estructuras fueron considerados factores decisivos para esa selección, se realizaron
predimensionamientos y se revisaron sus capacidades para las trabes en la superestructura y en la
cimentación, se calcularon las cantidades de obra para tener un costo que servirá como ingrediente para
el modelo de análisis en la corrida financiera y determinar la factibilidad de los tramos dentro del
corredor vial IBAGUÉ – LA PAILA.
Los elementos tomados en cuenta se pueden resumir en:
 Características geológicas del proyecto.
 Geotecnia por medio de la exploración y caracterización de los materiales presentes en el
subsuelo donde se apoyarán las estructuras, así como ensayes de laboratorio.
 Análisis numérico mediante las metodologías disponibles en la literatura para caracterizar el suelo
de fundación en cuanto a sus propiedades de resistencia y capacidad de soporte admisible, de
acuerdo con lo encontrado con los trabajos de exploración ejecutados en cada caso.
 Análisis topográfico y geométrico.
 Experiencia en diseño estructural para proyectos de infraestructura concesionada.
 Conocimiento del sitio y visitas técnicas especializadas.
 Estudios para Puentes de estructuras próximas al tramo realizado por otras empresas consultoras
anteriormente.
 Resultados y recomendaciones constructivas especiales donde así se requiera.
8.2 GENERALIDADES
El diseño de las estructuras correspondientes a este tramo está definido con base en el diseño
geométrico de las vías, en las recomendaciones de los estudios geológicos- geotécnicos y en el
reconocimiento de campo en el sitio de las obras por expertos en cada tema.
8.3 MATERIALES
En los materiales empleados se consideraron las siguientes resistencias y deberán ser aceptados por los
laboratorios autorizados.
 Concreto de f’c=350 kgf / cm2 para la superestructura: losas, vigas de amarre, vigas cabezales.
 Concreto de f’c=280 kgf / cm para la subestructura: estribos, aletas, muros y alcantarillas de
cajón.
 Concreto de f’c=210 kgf / cm para las barreras de seguridad.
 El acero de refuerzo no tensado se especificó de fy=4.200 kgf / cm.

8.4 PESO ESPECÍFICO
Los pesos específicos considerados para los materiales son:
 Concreto reforzado 2,4 t/m3
 Pavimento 2,4 t/m3
8.5 CARGA VIVA
La carga viva considerada para el pre-dimensionamiento de los elementos estructurales y la
cuantificación de los materiales se basa en un modelo de camión con 40 a 95 o su franja de carga
correspondiente, o la que indique el Código en el momento de ejecución de los trabajos.
8.6 DISPOSITIVOS DE APOYO
Los soportes de las vigas son elastómeros de espesor variable y dureza 70, conformados por capas de
material neopreno y platinas de refuerzo de 1/8”, y sus dimensiones 0.65 m x 0.40 m, colocados sobre
los apoyos.
8.7 JUNTAS DE EXPANSIÓN
En los extremos de la losa del puente, se prolongará la losa superior sobre el estribo y se terminará con
perfil metálico como se muestra en la siguiente figura, la prolongación de la losa estará en contacto
directamente con la estructura de pavimento y actuará como junta de expansión.
Figura 5. Detalle junta de expansión

8.8 LOSA DE APROXIMACIÓN
A la entrada y salida de algunos puentes, se colocará una losa de aproximación, con el objeto de
minimizar el impacto que se ocasiona al pasar de una superficie de rodadura flexible a rígida.
8.9 SUPERFICIE DE RODADURA
Sobre el tablero se colocará una carpeta de asfalto de 0,05 m de espesor, que actuará como superficie de
desgaste y de protección de la losa.
8.10 RIESGO SÍSMICO O SISMICIDAD DEL ENTORNO
Aplicando las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo – Resistentes (Ley 400 de 1997,
Decreto 33 de 1998) el área del proyecto está catalogada como una amenaza sísmica alta. Basándose en
lo allí estipulado, el análisis estructural sísmico de las estructuras de la zona del proyecto, así como la
elevación de la influencia del subsuelo se llevará a cabo con los siguientes parámetros:
 Coeficiente de aceleración : 0.16
 Coeficiente de aceleración horizontal: Aa= 0.20
Ad=0.08
8.10.1 Riesgos y problemática prevesible
Una vez identificadas las unidades geotécnicas presentes en el corredor en estudio, se realizó un
recorrido con la finalidad de registrar los sitios que presenten evidencias de inestabilidades superficiales
y/o profundas, tales como: Erosión, Desprendimiento, Flujos de Tierra y Deslizamientos. Adicionalmente,
se revisó la normativa de sismo resistencia vigente (NSR-10) con el objetivo de identificar la zona de
sismicidad en la que se implantará el proyecto.
8.10.2 Aspectos sísmicos
La zona de estudio corresponde a una zona de Amenaza Sísmica ALTA en la siguiente figura se presentan
las consideraciones sísmicas para la zona (Quindío):
 Coeficiente de Aceleración Horizontal Pico Efectiva [Aa] = 0.30 g
 Coeficiente de Velocidad Horizontal Pico Efectiva [Av] = 0.25 g

Figura 6. Localización Zona Sísmica del sitio (Tomado de la NSR-10 – Figuras A.2.3.1 y A.2.3.2)
Para efectos del análisis de estabilidad de los taludes, se utilizó el coeficiente sísmico de diseño para
análisis seudo-estático de taludes KST propuesto en el numeral H.5.2.5 de la norma NSR-10 (Ver Tabla 8):
MATERIAL
Mínimo
ANÁLISIS DE AMPLIFICACIÓN MÍNIMO
Suelos, enrocados y macizos rocosos muy
fracturados (RQD<50%)
0.80 Ninguno
Macizos rocosos (RQD>50%) 1.00 Ninguno
Todos los materiales térreos 0.67
Amplificación de onda unidimensional en dos
columnas y promediarla
Todos los materiales térreos 0.50 Amplificación de onda bidimensional
* Fuente: tabla H.5.2-1, norma NSR-10
Tabla 9. Valores de KST/amax Mínimos para Análisis Seudoestáticos de Taludes (Tomado de la NSR-10)
Para el caso en estudio se adoptó un valor de (Suelos, enrocados y macizos rocosos muy
fracturados (RQD<50%).

8.10.3 Sismicidad histórica
Como se indicó, la zona de interés en este estudio es una de las de mayor amenaza sísmica de Colombia
y ha sido afectada -en su corta historia de alrededor de 150 años- por diversos sismos, originados
fundamentalmente en la zona Wadati-Benioff y algunos de los cuales han alcanzado magnitudes
superiores a 6.0.
Aunque, hasta el momento, no se dispone de documentación acreditativa de la ocurrencia de sismicidad
cortical en la zona, no debe olvidarse la circunstancia de que su poblamiento no comenzó hasta
mediados del siglo XIX y que las ciudades del Quindío no se fundaron hasta finales del mismo. Así pues,
el registro histórico es muy corto –unos 100 años- para unos fenómenos que pueden tener periodos de
retorno mayores.
8.11 NOTAS ADICIONALES A LOS PLANOS
Dimensiones – En centímetros, excepto en los que se indica otra unidad.
Elevaciones - En metros, referidos al B.N.
Especificaciones – Las consideradas para los proyectos conceptuales son en esencia las del Código
AASHTO, con la aplicación correspondiente de la Normativa Colombiana en cuanto al análisis por sismo y
viento.
8.12 TIPOLOGÍA DE LAS ESTRUCTURAS
Para fines de estos anteproyectos, se consideran claros simplemente apoyados con longitudes que no
sobrepasan los 42m, con la finalidad de contar con las ventajas de las superestructuras a base de trabes
prefabricadas de concreto presforzado. Tales ventajas son:
• Programación de su fabricación de acuerdo con los tiempos que se manejen en el programa de
construcción, pudiendo disponer de ellas en el momento adecuado, sin pérdida de tiempo.
• Garantía de calidad en su fabricación, ya que al realizarse en talleres reconocidos, se puede llevar
un control de calidad adecuado, evitando los defectos por mala ejecución de los curados del
concreto, lo cual es común en estructuras coladas en sitio por estar expuestas a las condiciones de
clima y topografía del lugar, además del intemperismo y dificultad para tener disponibilidad de los
agregados adecuados sin tener que transportarlos desde largas distancias.
• Longitudes adecuadas para su transporte desde el taller hasta el lugar de la obra.

• Facilidad para alcanzar alta resistencia a la compresión (f’c), y así cumplir con los requerimientos
del proyecto en donde se espera la propuesta de f’c de hasta 450 kg/cm2.
• Facilidad en el montaje por no tener peso mayor a 60 ton por trabe.
• Calidad deseada en los acabados.
• Se esperan menores deformaciones plásticas.
• Trabajos de mantenimiento sólo rutinario.
• Se puede prever un diseño por durabilidad que considere materiales y espesores de
recubrimiento adecuados, con lo cual se minimizan los riesgos que implica el fenómeno de
corrosión.
De igual forma, se presentan las ventajas del procedimiento constructivo:
• Facilidad en la programación de los trabajos, por el uso de elementos prefabricados que están
disponibles en el momento requerido.
• Rapidez en el avance de la obra, ya que se puede realizar el colado de la subestructura y el
montaje de la superestructura desde varios frentes a la vez.
• Facilidad en los trabajos de mantenimiento requeridos, ya que al ser elementos simplemente
apoyados, es posible realizar sustitución de los dispositivos de apoyo a base de placas de neopreno
integral, mediante izaje de la superestructura.
• Posibilidad de minimizar la cantidad de dispositivos de juntas de calzada, ya que no es necesario
colocarlas en todos los apoyos, pudiendo colocarlas a distancias de hasta 120m. Esto reduce de
manera significativa la apreciación por parte de los usuarios de las imperfecciones de la superficie
de rodamiento al cruzar las juntas de dilatación, además se obtiene un ahorro significativo en la
economía, al instalar pocos dispositivos de juntas de calzada.
• Para el montaje de la superestructura no se requiere de equipos complejos y costosos ya que se
usarán grúas de capacidad moderada, debido a que el peso de los elementos a montar no exceden
de 60 ton.
La sección transversal de las estructuras tendrá un tablero de 11 m de anchura, constará dos carriles de
3,65 m cada uno, berma de 1,80 m y andén de 1,00 m el margen derecho (según el sentido de avance de
los vehículos) y berma de 0,5 m y barrera tipo New Jersey de 0,40 m en el margen izquierdo.

8.12.1 Secciones Transversales
A continuación se tiene la relación de Puentes en el tramo y la tipología de cada estructura, que describe
la superestructura, la subestructura y la sección transversal de la misma.
RELACIÓN DE ESTRUCTURAS
ESTRUCTURAS MAYORES SECTOR PORTAL TOLIMA – CAJAMARCA
Nº
TIPO DE
ESTRUCTURA
NOMBRE
ABSCISAS K LONGITUD
PROYECTO
METROS
TIPOLOGÍA
ESPECÍFICAINICIAL FINAL
1 PUENTE 36.1 K 36+489 K 36+617 128 C
2 PUENTE 36.2 K 36+980 K 37+122 142 *
3 PUENTE 37.1 K 37+206 K 37+288 82 A
4 PUENTE 37.2 K 37+647 K 37+707 60 A
5 PUENTE 37.3 K 37+869 K 37+960 91 A
6 PUENTE 38.1 K 38+064 K 38+226 162 C
7 PUENTE 38.2 K 38+888 K 38+979 91 A
8 PUENTE 39.1 K 39+587 K 39+750 163 C
9 PUENTE 40.1 K 40+162 K 40+300 138 B
10 PUENTE 40.2 K 40+747 K 40+950 203 C
11 PUENTE 41.1 K 41+614 K 41+695 81 C
12 PUENTE 41.2 K 41+790 K 41+890 100 B
13 PUENTE 42.1 K 42+081 K 42+237 156 C
14 PUENTE 42.2 K 42+645 K 42+779 134 B
15 PUENTE 43.1 K 43+030 K 43+158 128 C
16 PUENTE 43.2 K43+447 K43+547 100 B
17 PUENTE 43.3 K43+674 K43+887 213 C
Tabla 10. Relación de estructuras mayores del subtramo Portal Tolima – Cajamarca.
Se propone una tipología específica para agrupar estructuras con longitudes de la luz similares y por
consiguiente, cuyo diseño tiene similitud.
TIPOLOGÍA ESPECÍFICA
CLASIFICACIÓN
LONGITUD DE LA
LUZ m
NÚMERO DE
ESTRUCTURAS
A HASTA 30 4
B 33 – 34 4
C 38 - 42 8
Tabla 11. Resumen de Tipología (Longitudes estructurales)

Se hace la distinción del a estructura 36.2, la cual tiene longitudes de los vanos de 40, 60 y 40 m, y con
una sección estructural de losa de concreto reforzado en colaboración de vigas de acero estructural A-
50.
La tipología clasificada como tipo A, corresponde a luces de hasta 30 m, donde la superestructura se
encuentra conformada por una losa de concreto de 0,20 m de espesor, sobre 7 vigas prefabricadas
AASHTO Tipo IV de canto 1,35 m, apoyadas sobre neoprenos.
Figura 7. Sección Típica A.
Para luces entre 33,0 y 34,0 m, la sección transversal (Tipo B) está formada por una losa de concreto de
0,20 m de espesor, sobre 7 vigas prefabricadas AASHTO Tipo V de canto de 1,60 m, apoyada sobre
neoprenos.

Figura 8. Sección Típica B.
En el caso de luces entre 38,0 y 42,0 m, la sección transversal (Tipo C) se encuentra conformada por una
losa de concreto de 0,20 m de espesor, sobre 7 vigas prefabricadas AASHTO Tipo VI de canto de 1,83 m,
apoyada sobre neoprenos.
Figura 9. Sección Típica C.

Finalmente, por las características topográficas en que se ubica el puente 36.2, se diseñó una sección
típica de losa de concreto de 0,20 m de espesor, en colaboración con 7 vigas tipo I de acero estructural
A-50 de canto de 3,00 m, apoyada sobre neopreno.
Figura 10. Sección Típica Mixta.
8.12.2 Cimentación
Los niveles superficiales del suelo no son adecuados para soportar las cargas que se van a transmitir, por
ello los elementos de apoyo profundo, pilotes, deben diseñarse en la hipótesis de que transmiten las
cargas al terreno fundamentalmente por punta, para lo que tendrán un empotramiento suficiente en el
sustrato resistente (por lo menos 3 diámetros).
Se establece una longitud de 20 metros y 1.20 m de diámetro para los pilotes estribos, y de 15 metros de
longitud y 1.20 m de diámetro para los de las pilas intermedias, las cuales se encuentran solidarizados
con un dado de fundición a modo de zapata, si bien esta longitud podrá ser modificada si el sustrato
rocoso se encuentra a una profundidad diferente a la esperada.
Esta longitud se ha estimado en función de la información obtenida en campañas geotécnicas anteriores,
realizadas de forma expresa para el proyecto de este mismo tramo de carretera (CONSORCIO GÓMEZ
CAJIAO). No obstante, se ha realizado una nueva campaña de reconocimiento geotécnico adicional, con

diversas prospecciones de campo (sondeos mecánicos y manuales, apiques con toma de muestras, conos
dinámicos y perfiles geofísicos), así como realización de ensayos de laboratorio, que servirá no solo para
cotejar los datos de partida iniciales sino también para aumentar el número de datos sobre todo en
tramos en que eran menos abundantes.
La cimentación profunda es adecuada, en el caso de los apoyos centrales (pilas), con el fin de atravesar
las capas de menor capacidad y llegar al sustrato resistente.
Por otra parte los procesos de socavación por la circulación de agua en los cauces y vaguadas, de forma
permanente o esporádica, hace recomendable profundizar más los apoyos de las pilas que los de los
estribos. Esta medida viene reafirmada además porque la magnitud de las cargas es mayor en los apoyos
intermedios, que sustentan la parte del tablero correspondiente a dos vanos, que en los apoyos
extremos en los que solo se apoya un vano.
En los apoyos laterales (estribos), también es adecuada este tipo de cimentación, ya que la inclinación de
la ladera, y la distancia al borde del punto de apoyo pueden dar lugar a costosas obras de cimentación en
caso de plantear una cimentación superficial.
8.12.3 Pilas
La sección transversal de las pilas, es rectangular hueca de paredes delgadas. Esta sección es
ampliamente utilizada para puentes de tipo viaducto, en donde la altura de las columnas es considerable
como en este caso, debido a que resiste satisfactoriamente los esfuerzos de flexión –originados por las
cargas horizontales aplicadas en la cabeza de la pila y a lo largo de su fuste, además de los esfuerzos de
compresión como es el peso propio del viaducto.
Para la sección transversal de estos viaductos, se requiere que las columnas tengan una sección de
aproximadamente 4.0m x 2.0m. El espesor de las paredes de la pila es de 0.40m. Estas dimensiones
preliminares se proponen considerando que la combinación de cargas más desfavorable sea la que
incluye el sismo o el viento, y se diseñan para que lo resistan en ambas direcciones ortogonales, con el
100% en un sentido más el 30% en el otro. Otro motivo para elegir secciones huecas para las pilas es con
el fin de aligerar el peso propio debido a las grandes longitudes que alcanzan, reduciendo así también las
descargas transmitidas a la cimentación.
8.12.4 Superestructura
Tablero
Las longitudes de los claros propuestos para estos viaductos oscilan entre 27m y 42m, con excepción de
uno de ellos en donde se proponen 2 claros de 40m y uno central de 60m. La elección de estas
longitudes depende de la topografía de las barrancas que permitan la ubicación adecuada de los apoyos.
Por lo tanto, la superestructura que se ha elegido consiste en trabes de concreto presforzado de sección
AASHTO en diferentes peraltes que varían entre 1.35m hasta claros de 30m y de 1.83m para claros de
hasta 42m; para el caso del viaducto de un claro de 60m y dos de 40m, se usa superestructura de acero
estructural A-36, con trabes de sección “I” con patines, con peralte de 3.00m en los tres claros, pero

variando el espesor de las placas soldadas en función de la longitud del claro; esta sección metálica
usada en tableros de trabes múltiples proporciona la capacidad de soportar elementos mecánicos de
gran magnitud, sin que el peso propio sea de gran valor. El objeto de no variar el peralte en claros de
40m y de 60m es no alterar la apariencia estética de la estructura.
El tablero tiene ancho total de 12.80m, en donde se aloja una calzada de 12.00m incluyendo
acotamientos posibles y dos guarniciones de 0.40m cada una. Estará diseñado para 3 carriles con una
carga viva equivalente a un camión con peso total de 72.5 ton, con 9 ejes, cuyo eje frontal pesa 5.3 ton y
los ejes restantes 8.4 ton cada uno.
Peraltes y espesores del tablero:
 Para los peraltes necesarios que están en función del claro a salvar, se tienen, en las trabes de
concreto reforzado, desde 1.35m más una losa de 0.20m y hasta 1.83 m más la losa de 0.20m de
espesor. Los peraltes son de dimensión constantes dado que las estructuras propuestas son
isostáticas con tramos simplemente apoyados.
 El peralte de las trabes metálicas para el viaducto que tiene un tramo de 60m y dos de 40m,
resuelto con trabes de acero estructural, es de 3.00m más 0.20m de espesor de losa de concreto.
 Los espesores del alma y de los patines de las trabes metálicas son variables, desde 1.27cm hasta
1.9cm en el alma y desde 1.9 cm hasta 2.54cm en las placas de los patines.
 En las secciones al centro del claro y en la distancia necesaria, se coloca adicionalmente al patín
inferior, una cubreplaca para brindar mayor sección que soporte los momentos flexionantes.
Apoyos: Serán de neopreno integral, cuya composición consta de un conjunto de placas de elastómeros,
asociadas a placas de acero por medio de adhesivos. Su principal ventaja es que, para las longitudes de
claros en que se utilizan, admiten deformaciones por cortante, permitiendo así el libre desplazamiento
relativo de las vigas con respecto los diafragmas de los estribos, motivados por contracciones y
dilataciones de los materiales.
Elementos que den continuidad a la vía
Se ha dispuesto una losa de transición con el fin de evitar el resalto que se produciría en el acceso,
teniendo una longitud de 5m y un espesor de 0.30 m. Debido a la diferencia de rigidez entre el terreno
natural y el puente, es necesario colocar estas losas, evitando los asientos que pudieran producirse entre
el terraplén y la estructura.
En los extremos longitudinales de las losas se contempla colocar dispositivos que cubran las juntas de
dilatación denominados juntas de calzada, que están compuestos por perfiles metálicos que trabajan en
conjunto con tiras elastoméricas que toman las deformaciones por cambios de temperatura.
Sobre el tablero se colocará una carpeta de asfalto de 0.05 m de espesor, que actuará como superficie de
desgaste y de protección de la losa.

SUBTRAMO: PORTAL TOLIMA – CAJAMARCA
Nº 1 PUENTE 36.1 (K36+489 – K37+617)
Superestructura: Longitud 128 m Tipología específica: B
Figura 11. PUENTE 36.1 (K36+489 – K37+617)
PUENTE 36.1
L=127 m

Nº 2 PUENTE 36.2 (K36+980– K37+122)
Figura 12. PUENTE 36.2 (K36+980– K37+122)
PUENTE 36.2
L=142 m

Nº 3 PUENTE 37.1 (K37+206– K37+288)
Superestructura: Longitud 82 m Tipología específica: A
Figura 13. PUENTE 37.1 (K37+206– K37+288)
PUENTE 37.1
L=82 m

Nº 4 PUENTE 37.2 (K37+647– K37+707)
Figura 14. PUENTE 37.2 (K37+647– K37+707)
PUENTE 37.2
L=60 m

Nº 5 PUENTE 37.3 (K37+869– K37+960)
Figura 15. PUENTE 37.3 (K37+869– K37+960)
PUENTE 37.3
L=91 m

Nº 6 PUENTE 38.1 (K38+064– K38+226)
Superestructura: Longitud 162.00 m Tipología específica: B
Figura 16. PUENTE 38.1 (K38+064– K38+226)
PUENTE 38.1
L=162 m

Nº 7 PUENTE 38.2 (K38+888– K38+979)
Figura 17. PUENTE 38.2 (K38+888– K38+979)
PUENTE 38.2
L=91 m

Nº 8 PUENTE 39.1 (K39+587– K39+750)
Figura 18. PUENTE 39.1 (K39+587– K39+750)
PUENTE 39.1
L=163 m

Nº 9 PUENTE 40.1 (K40+162– K40+300)
Figura 19. PUENTE 40.1 (K40+162– K40+300)
PUENTE 40.12
L=138 m

Nº 10 PUENTE 40.2 (K40+747– K40+950)
Superestructura: Longitud 203 m Tipología específica: C
Figura 20. PUENTE 40.2 (K40+747– K40+950)
PUENTE 40.2
L=203 m

Nº 11 PUENTE 41.1 (K41+614– K41+695)
Figura 21. PUENTE 41.1 (K41+614– K41+695)
PUENTE 41.1
L=81 m

Nº 12 PUENTE 41.2 (K41+790– K41+890)
Figura 22. PUENTE 41.2 (K41+790– K41+890)
PUENTE 41.2
L=100 m

Nº 13 PUENTE 42.1 (K42+081– K41+237)
Figura 23. PUENTE 42.1 (K42+081– K42+237)
PUENTE 42.1
L=156 m

Nº 14 PUENTE 42.2 (K42+645– K42+779)
Figura 24. PUENTE 42.2 (K42+645– K42+779)
PUENTE 42.2
L=154 m

Nº 15 PUENTE 43.1 (K43+030– K43+158)
Figura 25. PUENTE 43.1 (K43+030– K43+118)
PUENTE 43.1
L=128 m

Nº 16 PUENTE 43.2 (K43+447– K43+547)
Figura 26. PUENTE 43.2 (K43+447– K43+547)
.
PUENTE 43.2
L=100 m

Nº 17 PUENTE 43.3 (K43+674– K43+887)
Superestructura: Longitud 213 m Tipología específica: C
Figura 27. PUENTE 43.3 (K43+674– K43+887)
9 DISEÑO CONCEPTUAL DE CIMENTACIONES
El presente informe contiene el resumen de las actividades de campo y laboratorio, así como los análisis,
resultados y conclusiones asociadas al sistema de cimentación requerido para la construcción de las
diferentes estructuras que contemplan el proyecto.
El alcance es el diseño conceptual del sistema de cimentación técnica y económicamente más
conveniente para las estructuras proyectadas, para lo cual se satisfacen los siguientes alcances
específicos:
Determinar los estudios previos y confiables de la estratigrafía en las zonas del proyecto a partir de los
resultados de la etapa de exploración del subsuelo realizada por el Consorcio de La Línea e INVIAS para la
construcción de cada estructura. y que en este tramo en particular van muy próximas porque no hay
posibilidad para trazados económicos y eficientes.
Dar unas condiciones generales sobre la cimentación de los puentes del proyecto, con el fin de
establecer la tipología estructural más adecuada con base en las características del terreno de apoyo.
PUENTE 43.3
L=213 m

CONDICIONES DE CIMENTACIÓN
Por regla general, las diferentes estructuras que se prevén a lo largo del corredor vial son tipo
cimentación profunda, se construirán sobre materiales con diferentes grados de alteración, de manera
que en la práctica la totalidad de las estructuras se obtendrá un nivel superior de suelos de baja
capacidad portante, no recomendado para el apoyo de las cimentaciones.
Si bien se va a considerar cada uno de los emplazamientos con sus características específicas, tanto por
la naturaleza geológica de os afloramientos, como por los parámetros geotécnicos que se pueden
adoptar en cada caso, así como por la geometría resultante del encaje del trazado, se puede establecer
un diseño básico de las cimentaciones que son comunes a la mayoría de ellas:
 En primer lugar hay que señalar la necesidad de transmitir las cargas a los niveles resistentes
mediante cimentaciones profundas, ya que los niveles superficiales de suelo pueden o no ser
adecuados para soportar estas cargas.
 Por otra parte los procesos de socavación por la circulación de agua en los cauces y vaguadas, de
forma permanente o esporádica, hace recomendable profundizar más los apoyos de las pilas que
las de los estribos. Esta medida viene reafirmada además porque la magnitud de las cargas es
mayor en los apoyos intermedios que sustentan dos tableros diferentes, que en los apoyos
extremos n los que solo se apoya en vano.
 Los encepados o zonas de reparto de las cargas de la estructura a los elementos de apoyo
profundo, se deben situar a una profundidad de al menos 1,5 m, con el fin de que no resulten
susceptibles a la erosión, a la vez que puedan permitir el paso de servicios o firmes de viales en su
parte superior.
 Los elementos de apoyo profundo, pilotes, pozos de cimentación o caissons, deben diseñarse en la
hipótesis de que transmiten las cargas al terrenos fundamentalmente por punta, para lo que
tendrán un empotramiento suficiente en el sustrato resistente.
 Se establecerá una longitud mínima de 10 metros para los pilotes o caissons de los estribos, y de
20 metros para los de las pilas intermedias.
 Como medidas complementarias, debe preverse la instalación de anclajes al terreno en tramos de
fuerte pendiente, de manera que se minimice el riesgo de deslizamiento de taludes ante las cargas
aplicadas.

9.1 CONDICIONES DE CIMENTACIÓN EVALUACIÓN DE CAPACIDAD PORTANTE
Teniendo en cuenta las condiciones del subsuelo y el tipo de estructura que se plantea construir se
recomienda para las estructuras proyectadas lo siguiente:
9.1.1 Cimentaciones superficiales
Si en la etapa de diseño de detalle para construcción, mediante las investigaciones geotécnicas se
identifican estratos competentes en algunos de los apoyos o estribos de las estructuras, con más de 50
golpes en los ensayos SPT, o por ensayos directos sobre el terreno al realizar las excavaciones, se podrá
considerar la construcción de cimentaciones superficiales.
9.1.2 Cimentaciones profundas
Se presentan suelos de baja capacidad portante, en las zonas de implantación de las estructuras, con
problemas de inestabilidad en las zanjas, presencia de un nivel freático alto, que pudiesen generar una
importante erosión hidrodinámica, la cimentación recomendable es la profunda, a base de pilotes que
transmitan las cargas al terreno que subyace al material aluvial.
Sentadas las premisas teóricas que se acaban de exponer, las cimentaciones profundas recomendables
para las estructuras proyectadas, son las siguientes:
Se recomienda realizar una cimentación profunda tanto en los apoyos como en los estribos que se
encuentren en riesgo debido a socavación o se requiera debido a las características del terreno (bajas
cargas admisibles), por lo que se tendrá una cimentación formada por un dado y un grupo de pilotes.
En la figura siguiente se puede observar el perfil de un apoyo tipo del puente con su cimentación.
Figura 28. Perfil de apoyo tipo del puente con su cimentación.

9.2 CÁLCULO DE ASENTAMIENTO DE PILOTES
El asentamiento total de un pilote aislado puede ser estimado a partir de tres sumandos, de acuerdo a la
siguiente expresión:
s = s1 + s2 + s3
Dónde:
s1 = Asentamiento debido a la deformación del pilote
s2 = Asentamiento debido a la tensión de punta del pilote Qp
s3 = Asentamiento debido a la tensión de fuste del pilote Qf
Cálculo de s1: (deformación del pilote)

Qp = Carga que toma la punta bajo condiciones de servicio
QF = Carga que toma el fuste bajo condiciones de servicio
= Coeficiente que toma en cuenta la forma del diagrama de qf
Cálculo de s2 (carga de la punta)
Es = Módulo elástico del suelo en la punta
D = Diámetro del pilote
qp = Tensión de punta del pilote
r = Factor de influencia para L = B r = 0,85
= Relación de Poisson

Cálculo de s3 (carga del fuste)
QF = Carga que toma el fuste en condiciones de servicio
L = Longitud del pilote
p = Perímetro del pilote
D = Diámetro o ancho del pilote
Iws = Coeficiente de influencia
9.2.1 Separación de los pilotes
Efecto de grupo
La determinación de la capacidad de carga de grupos de pilotes está directamente relacionada con la
separación, d, de los pilotes individuales, a menor separación la capacidad de carga por fricción
disminuye debido a que se traslapan los esfuerzos que son transmitidos al suelo.

La eficiencia de la capacidad de carga de un grupo de pilotes está definida como:
donde, = eficiencia del grupo
= capacidad última de carga del grupo de pilotes
= capacidad ultima de carga de los pilotes individuales
Es necesario realizar los pilotes con una separación entre ejes de 3D a 4D, En este caso se ha optado por
una separación de 4D=6.0 m
Lg = (n1 — 1)d + 2(D/2)= 13.5 m
Bg = (n2 — 1)d + 2(D/2)=13.5 m
EFICIENCIA DE PILOTES ( η )
Número de pilotes
lado Lg n1 = 3
Número de pilotes
lado Bg n2= 3
Distancia entre
pilotes d= 6 m
DATOS GEOMETRÍA PILOTES
Perímetro pilote p= 4.71 m (diámetro pilote)D= 1.5 m

Ecuación Converse-Labarre
η =1-(((n1—1)n2+(n2—1)n1)/(90n1n2))*ϴ
ϴ=Tan-1
(D/d)
D/d= 0.25
Arctg (D/d)= 14.03°
η = 0.79205
η = 79.21%
9.3 CAPACIDAD SOPORTE
Los cálculos de la capacidad de soporte del subsuelo para cimentaciones sobre pilotes se ejecutaron
utilizando los criterios de Meyerhof (1974), para lo cual se estimó como condición del suelo la falla
plástica de la roca. La capacidad de soporte se calculó para factores de seguridad de tres (3) contra la
falla al corte y tomando los parámetros de cohesión y fricción determinados mediante los ensayos de
corte directo de laboratorio sobre muestras de roca recuperadas. Por otra parte se estimó la ruptura
frágil de la roca, utilizando los criterios de Griffin para determinar la capacidad de soporte de los pilotes
por punta; y se estimó la falla por fractura de la roca, utilizando como criterio de falla la resistencia a la
compresión de la roca. De los cálculos realizados se encontró que la falla frágil de la roca produjo las
capacidades de soporte más bajas, y que tales capacidades de soporte están por debajo de la carga
crítica máxima que produce una falla del apoyo articulado del suelo dentro de la roca intacta.
Las características de capacidad de soporte admisible y asentamientos de los pilotes considerados en el
diseño, presentan factores de seguridad de tres por punta y de dos por el fuste para la consideración de
diseño estimada. Los resultados encontrados son:
Diámetro
m
Longitud
m
Q admisible
m
0.50 14.50 94.00
0.60 14.50 124.00
0.70 14.50 129.00
Como complemento a las muestras inalteradas recuperadas y apoyados en los sondeos realizados en la
zona, se procedió a determinar el valor de CBR a partir de correlaciones con el ensayo SPT, dicha
actividad se fundamenta en las relaciones de sustentación de Terzaghi tomados de Alter Pórtland
Cement Associatios, E. I. DuPont Literature and McCarthy, David F., “Essentials of Soil Mechanics and
Foundations” 1997, relaciones que han sido usadas en nuestro medio obteniendo resultados confiables.

10 RECOMENDACIONES DE CONSTRUCCIÓN
10.1 PARA CIMENTACIONES EN PUENTES
Adecuación del Área
Como recomendaciones para la estabilización de las cimentaciones superficiales en general se incluyen
las siguientes actividades geotécnicas:
- Para la construcción de cimentaciones superficiales sobre los estratos gravillosos superficiales
identificados, se debe rellenar con material granular que cumpla con las condiciones se subbase
granular, un ancho de 2.00 veces el ancho de la cimentación y en un espesor no menor de
1.50m. El relleno en subbase granular (Subrasante mejorada), deberá ser compactada al 95% del
Proctor modificado y colocada en capas con espesor máximo de 0.20m. La cual debe cumplir con
los siguientes requisitos:
Límite Líquido <ó=25%
Índice Plástico <ó=6%
Gradación Tamiz Porcentaje que pasa (SBG-1)
1 y ½” 100%
1” -----
½” 50% - 90%
Nº 4 30% - 70%
Nº 200 0% - 15%
- Si los movimientos de tierra y los rellenos se realizaran en épocas de lluvia, se recomienda
colocar sobre las superficies de corte y/o excavación, una tela geotextil no tejida tipo PAVCO NT
2200 ó similar, con el objeto de poder colocar adecuadamente los rellenos y evitar daños
mayores a la Subrasante.
- Para los rellenos al respaldo de los estribos, se recomienda utilizar rellenos que cumplan las
condiciones de una base granular compactada al 95% DEL Procter Modificado con una berma
superior de 1.00. El talud de este relleno será 1:1 (H: V). Las especificaciones en caso de utilizar
una base granular son:

Equivalente de Arena >ó=30%
Índice Plástico <ó=3%
Gradación Tamiz Porcentaje que pasa (BG-1)
1 y ½” 100%
1” 70% - 100%
¾” 60% - 90%
3/8” 45% - 75%
Nº 4 30% - 60%
Nº 10 20% - 45%
Nº 40 10% - 30%
Nº 200 5% - 15%
10.2 RECOMENDACIONES PARA PILOTES
- Los Pilotes se fundirán utilizando un revestimiento total, consistente en tubería metálica con el
diámetro necesario para conseguir la sección requerida; con el fin de reducir al máximo la
pérdida del material, no se permitirá la excavación por delante de la tubería de revestimiento.
- En caso de utilizar el sistema de tubería de revestimiento, deberá suministrarse agua
constantemente a la perforación, con el objeto de mantenerla llena y evitar condiciones de
arenas movedizas por Licuación en los sitios donde se identificaron estratos superficiales
arenosos.
- Igualmente se mantendrá la uniformidad del concreto a lo largo del fuste, con el fin de evitar el
degüelle o estrangulamiento de los pilotes. Si es necesario se utilizarán aditivos para mejorar la
plasticidad o para modificar el tiempo de fraguado de la mezcla, siempre y cuando se verifique
que esta no perjudicará la resistencia del concreto
- Los pilotes deberán fundirse hasta la cota especificada en el presente estudio de suelos y planos
estructurales, teniendo en cuenta que deberán quedar embebidos por lo menos 3.50m dentro
de la Limolita intacta por la punta.
- Así mismo deberá prolongarse el refuerzo longitudinal para ser empalmado con el refuerzo del
cabezal para garantizar un funcionamiento de pórtico.
- No se permitirán pilotes cuyo desplome sea mayor que el 10% del diámetro o mayor de 10
centímetros. Ningún pilote podrá quedar desplazado más de 10 centímetros del sitio que le
corresponde.

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