Anexo 1: Detalles del puente existente Anexo 2: Estimación de volumen de relleno masivo El volumen para relleno masivo se calculó sumando volúmenes diferenciales. Cada volumen diferencial es un trapecio con espesor de 1m. El área se obtiene en base a la altura desde la superficie a rellenar hasta el nivel de la vía de cruce. La altura de cada diferencial de volumen se halló trazando líneas verticales con el software AutoCAD, como se muestra en la siguiente figura: ROCA DIORITA GRAVA ALUVIAL Nivel de cruce Relleno masivo Grava Aluvial Relleno estructural 2 1 1.0 m 9.53 m A A 𝐴 = 8.50ℎ + 2ℎ2 A-A Luego se procesan los datos como se muestra en la siguiente tabla: Altura Sub-volumen 0.3424 m 3.145 m3 1.0466 m 11.087 m3 1.7789 m 21.450 m3 2.5111 m 33.956 m3 2.9617 m 42.718 m3 3.4159 m 52.372 m3 3.9233 m 64.133 m3 4.3658 m 75.230 m3 4.6745 m 83.435 m3 4.8995 m 89.656 m3 5.0406 m 93.660 m3 5.1817 m 97.744 m3 5.4853 m 106.802 m3 5.9948 m 122.831 m3 6.5043 m 139.898 m3 6.6799 m 146.021 m3 6.7340 m 147.933 m3 6.7880 m 149.852 m3 6.8104 m 150.651 m3 6.8077 m 150.555 m3 6.8049 m 150.455 m3 6.8022 m 150.359 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8165 m 150.870 m3 6.8484 m 152.013 m3 6.9040 m 154.014 m3 7.4040 m 172.572 m3 7.9040 m 192.130 m3 6.1301 m 127.262 m3 4.1301 m 69.221 m3 2.1301 m 27.181 m3 0.1301 m 1.140 m3 4182.305 m3 x 2 lados = 8365 m3 Altura Sub-volumen 0.3424 m 3.145 m3 1.0466 m 11.087 m3 1.7789 m 21.450 m3 2.5111 m 33.956 m3 2.9617 m 42.718 m3 3.4159 m 52.372 m3 3.9233 m 64.133 m3 4.3658 m 75.230 m3 4.6745 m 83.435 m3 4.8995 m 89.656 m3 5.0406 m 93.660 m3 5.1817 m 97.744 m3 5.4853 m 106.802 m3 5.9948 m 122.831 m3 6.5043 m 139.898 m3 6.6799 m 146.021 m3 6.7340 m 147.933 m3 6.7880 m 149.852 m3 6.8104 m 150.651 m3 6.8077 m 150.555 m3 6.8049 m 150.455 m3 6.8022 m 150.359 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8000 m 150.280 m3 6.8165 m 150.870 m3 6.8484 m 152.013 m3 6.9040 m 154.014 m3 7.4040 m 172.572 m3 7.9040 m 192.130 m3 6.1301 m 127.262 m3 4.1301 m 69.221 m3 2.1301 m 27.181 m3 0.1301 m 1.140 m3 4182.305 m3 x 2 lados = 8365 m3 h (variable) 8.50 m 2 1 Anexo 3: Estimación de longitud de soldadura necesaria para alternativa en acero En primer lugar se calcula la longitud total de vigas de la estructura. Así, a cada lado de la estructura se tiene: 6 cordones inferiores de 5.5 m cada uno, que hacen 33 m 4 cordones superiores de 5.5 m cada uno, que hacen 22 m 5 montantes de 5.5 m cada uno, que hacen 27.5 m 6 diagonales de 7.78 m cada una, que hacen 46.70 m Los arrostramientos superiores e inferiores comprenden: 12 elementos perpendiculares de 7.50 m cada uno, que hacen 90 m 20 elementos diagonales de 9.30 m cada uno, que hacen 186 m Sumando dos veces las longitudes de vigas de los lados más una vez la de los arrostramientos laterales, se obtiene 534.4 m de vigas. Finalmente, considerando que cada viga tiene 4 líneas de soldadura, la longitud total a soldar para la armadura de acero es de 2138 m. 7 5 0 093 0 0 5500 Baranda peatonal 600 5500 4 5 ° 5 5 0 0 77 80 33 000 1200 Anexo 4: Estimación del volumen de excavación para preparación del cauce de puente enterrado El volumen de excavación se estima sumando el volumen para el arco y el volumen para los enrocados de protección: El volumen de excavación para el arco comprende una sección de 1 m de profundidad para todo el ancho del arco más las pendientes laterales, con un largo igual al del puente enterrado. 6,95 m Relleno estructural 2 1 Nivel de cruce Relleno masivo Grava Aluvial 1 2 1.0 m 1.18 m 9.53 m 11.39 m 5.77 m El volumen de excavación para los enrocados comprende la entrada y las salida del puente: 2 volúmenes de 20 m de ancho, 5 m de largo y 0.5 m de profundidad. Anexo 5: Matrices de criterios para cada personaje. Cada matriz de criterios compara los 4 criterios de comparación mediante pares para todas las combinaciones posibles. Usando la escala de preferencias de la tabla 7.2, se generan las matrices de criterios para los 4 personajes, mostradas a continuación: Poblador 1 Poblador 2 Inversionista Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 1 0.5 0 0 Duración 2 1 0.142857143 0.142857143 Impacto ambiental 9 7 1 2 Mantenimiento 9 7 0.5 1 21 15.5 1.642857143 3.142857143 Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 1 0.5 0 0 Duración 2 1 0.142857143 0.142857143 Impacto ambiental 9 7 1 0.5 Mantenimiento 9 7 2 1 21 15.5 3.142857143 1.642857143 Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 1 5 5 5 Duración 0.2 1 5 5 Impacto ambiental 0.2 0.2 1 1 Mantenimiento 0.2 0.2 1 1 Suma 1.6 6.4 12 12 Cliente Constructor La última fila es la suma de los valores en cada columna. Para estimar las prioridades, cada número de la matriz se divide por la suma de su columna. Finalmente, la prioridad de cada criterio se estima promediando los valores para cada fila, que se puede expresar en porcentaje. Éste proceso se muestra a continuación. Poblador 1 Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 1 0.2 3 3 Duración 5 1 3 4 Impacto ambiental 0.33 0.33 1 1 Mantenimiento 0.33 0.25 1 1 Suma 6.66 1.78 8 9 Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 1 1 2 2 Duración 1 1 2 5 Impacto ambiental 0.5 0.5 1 1 Mantenimiento 0.5 0.2 1 1 Suma 3 2.7 6 9 Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 0.047619048 0.032258065 0 0 0.01996928 2% Duración 0.095238095 0.064516129 0.086956522 0.045454545 0.07304132 7% Impacto ambiental 0.428571429 0.451612903 0.608695652 0.636363636 0.53131091 53% Mantenimiento 0.428571429 0.451612903 0.304347826 0.318181818 0.37567849 38% Prioridad Poblador 2 Inversionista Cliente Constructor Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 0.047619048 0.032258065 0 0 0.01996928 2% Duración 0.095238095 0.064516129 0.045454545 0.086956522 0.07304132 7% Impacto ambiental 0.428571429 0.451612903 0.318181818 0.304347826 0.37567849 38% Mantenimiento 0.428571429 0.451612903 0.636363636 0.608695652 0.53131091 53% Prioridad Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 0.625 0.78125 0.416666667 0.416666667 0.55989583 56% Duración 0.125 0.15625 0.416666667 0.416666667 0.27864583 28% Impacto ambiental 0.125 0.03125 0.083333333 0.083333333 0.08072917 8% Mantenimiento 0.125 0.03125 0.083333333 0.083333333 0.08072917 8% Prioridad Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 0.15015015 0.112359551 0.375 0.333333333 0.24271076 24% Duración 0.750750751 0.561797753 0.375 0.444444444 0.53299824 53% Impacto ambiental 0.04954955 0.185393258 0.125 0.111111111 0.11776348 12% Mantenimiento 0.04954955 0.140449438 0.125 0.111111111 0.10652752 11% Prioridad Criterio Costo de construcción Duración Impacto ambiental Mantenimient o Costo de construcción 0.333333333 0.37037037 0.333333333 0.222222222 0.31481481 31% Duración 0.333333333 0.37037037 0.333333333 0.555555556 0.39814815 40% Impacto ambiental 0.166666667 0.185185185 0.166666667 0.111111111 0.15740741 16% Mantenimiento 0.166666667 0.074074074 0.166666667 0.111111111 0.12962963 13% Prioridad Anexo 6: Matrices de comparación por criterios. Las alternativas se comparan entre si considerando un solo criterio (costo, tiempo de construcción, duración o impacto ambiental) a la vez, de acuerdo a la escala de preferencia (del 1 al 9) de la tabla 7.2. Por ejemplo, el número 7 de la primera tabla, entre “Concreto” y “Acero” significa que la opción de concreto se considera “muy fuertemente preferible” a la de acero en lo que respecta al costo total de los puentes. Al lado simétrico del mismo número (Acero vs concreto) corresponde el valor invertido, es decir 1/7 ó 0.143. Concreto Acero Enterrado Sección mixta Puente actual Concreto 1 7 2 4 5 Acero 0.143 1 0.167 0.2 0.3 Enterrado 0.5 6 1 3 4 Sección mixta 0.250 5 0.333333333 1 3 Puente actual 0.200 4 0.25 0.333333333 1 suma 2.092857143 23 4 8.533333333 13.25 Concreto Acero Enterrado Sección mixta Puente actual Concreto 1 4 8 1.5 0.666666667 Acero 0.25 1 3 0.333333333 0.25 Enterrado 0.125 0.3 1 0.125 0.125 Sección mixta 0.666666667 3 8 1 0.5 Puente actual 1.5 4 8 2 1 suma 3.541666667 12.33333333 28 4.958333333 2.541666667 Concreto Acero Enterrado Sección mixta Puente actual Concreto 1 2 0.2 1 0.2 Acero 0.500 1 0.167 0.333 0.167 Enterrado 5 6 1 4 0.25 Sección mixta 1 3 0.25 1 0.2 Puente actual 5 6 4 5 1 suma 12.5 18 5.616666667 11.33333333 1.816666667 Concreto Acero Enterrado Sección mixta Puente actual Concreto 1 5 0.2 3 1 Acero 0.2 1 0.143 0.5 0.2 Enterrado 5 7 1 6 5 Sección mixta 0.333 2 0.167 1 0.5 Puente actual 1 5 0.200 2 1 suma 7.533333333 20 1.70952381 12.5 7.7 Costo de construcción Impacto ambiental Duración Mantenimiento Luego, cada cifra se divide entre la suma de la columna a la que pertenece. Finalmente, los puntajes de cada alternativa para cada criterio se obtienen promediando cada fila. Estos puntajes se resumen en una sola tabla, para luego ponderarse para cada personaje deseado, con lo que se obtiene el puntaje para cada alternativa según personaje. promedio Concreto 0.4778157 0.304347826 0.533333333 0.46875 0.377358491 0.43232107 Acero 0.068259386 0.043478261 0.044444444 0.0234375 0.018867925 0.0396975 Enterrado 0.23890785 0.260869565 0.266666667 0.3515625 0.301886792 0.28397867 Sección mixta 0.119453925 0.217391304 0.088888889 0.1171875 0.226415094 0.15386734 Puente actual 0.09556314 0.173913043 0.066666667 0.0390625 0.075471698 0.09013541 promedio Concreto 0.282352941 0.324324324 0.285714286 0.302521008 0.262295082 0.29144153 Acero 0.070588235 0.081081081 0.107142857 0.067226891 0.098360656 0.08150977 Enterrado 0.035294118 0.027027027 0.035714286 0.025210084 0.049180328 0.03081138 Sección mixta 0.188235294 0.243243243 0.285714286 0.201680672 0.196721311 0.22971837 Puente actual 0.423529412 0.324324324 0.285714286 0.403361345 0.393442623 0.3660744 promedio Concreto 0.08 0.111111111 0.035608309 0.088235294 0.110091743 0.08500929 Acero 0.04 0.055555556 0.029673591 0.029411765 0.091743119 0.03866023 Enterrado 0.4 0.333333333 0.178041543 0.352941176 0.137614679 0.31607901 Sección mixta 0.08 0.166666667 0.044510386 0.088235294 0.110091743 0.09485309 Puente actual 0.4 0.333333333 0.712166172 0.441176471 0.550458716 0.48742694 promedio Concreto 0.132743363 0.25 0.116991643 0.24 0.12987013 0.17392103 Acero 0.026548673 0.05 0.08356546 0.04 0.025974026 0.05002853 Enterrado 0.663716814 0.35 0.584958217 0.48 0.649350649 0.51966876 Sección mixta 0.044247788 0.1 0.097493036 0.08 0.064935065 0.08043521 Puente actual 0.132743363 0.25 0.116991643 0.16 0.12987013 0.15792103 Costo de construcción Impacto ambiental Duración Mantenimiento Anexo 7: Perfil del río ROCA DIORITA TOPSOIL GRAVA ALUVIAL 85.5 m CL 6.95 m 0.17 m 1.36 m Se aprecian el tirante del río en época de lluvias, de 0.17 m, y el tirante estimado para lluvias con un periodo de retorno de 100 años, de 1.36 m. El tirante en época seca es despreciable, principalmente por el considerable ancho del cauce. Anexo 8: Iteración de cargas vivas para hallar valor máximo de σL·mf Para cada uno de los camiones se estima que las los neumáticos ocupan 250 mm a lo largo (dimensión paralela al eje), mientras que a lo ancho ocupan desde 250 mm (llantas simples, adelante) hasta 600 mm (duales) y 1200 mm (dos duales juntos). En la siguiente figura se aprecia las áreas equivalentes para las llantas del vehículo de diseño 154MT: 1800 250 250 250 250 600 1200 Para el cálculo de σL se toma un grupo de ejes (no más separados que la luz máxima del puente) y se divide su carga total (en kN) sobre un área rectangular lt x w. Se obtiene lt hallando a (la distancia entre ejes incluyendo las llantas) y sumándole 2H (por la distribución trapezoidal de presiones). De la misma manera se halla w, pero considerando b (la distancia entre llantas, considerando su ancho) y agregándole H (ya que se estima una pendiente de 1:2 en el trapecio de presiones). Luz máxima = 13.16 m H 1 1 a lt Éste proceso se hace para varios grupos de ejes (numerados como “cargas”) que se combinan para tratar de hallar el máximo valor de σL, con la restricción de que “a” sea menor a la luz máxima del puente (13.16 m). mf (ya explicado en la sección de diseño) vale 1 para casos de 1 vía cargada y 0.9 para dos vías cargadas. Así, se realizó el mismo proceso para tres camiones de diseño: 154MT, SA152 y HL93. Por condiciones de diseño en la mina, se obliga a que los camiones largos pasen de uno en uno, por lo que para éstos mf vale 1, mientras que para el camión HL93 se calculó el caso de 1 y 2 vías cargadas (mf =1 y 0.9 respectivamente). El procedimiento completo se aprecia a continuación: Camión 154MT Eje N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Distancia (m) = 2.85 1.15 1.30 4.20 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 Carga (ton) = 7.00 7.33 7.33 7.33 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 Carga (kN) = 69.75 73.04 73.04 73.04 124.55 124.55 124.55 124.55 124.55 124.55 124.55 124.55 124.55 124.55 Carga 1 Ejes 1 2 3 4 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 2 Ejes 1 2 3 4 5 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 3 Ejes 1 2 3 4 5 6 7 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 4 Ejes 2 3 4 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 5 Ejes 2 3 4 5 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 6 Ejes 2 3 4 5 6 7 8 9 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 7 Ejes 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= 662.51 12.75 17.07 7.52 841.86 7.02 6.05 6.90 11.22 5.94 1120.95 12.25 16.57 13.11 343.66 219.11 2.70 12.90 17.22 9.47 288.86 5.55 9.87 5.67 413.41 9.75 14.07 5.69 Camión SA152 Camión HL93 Eje N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Distancia (m) = 2.85 1.15 1.30 3.10 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 Carga (ton) = 7.00 8.33 8.33 8.33 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 Carga (kN) = 69.75 83.03 83.03 83.03 119.57 119.57 119.57 119.57 119.57 119.57 119.57 119.57 119.57 Carga 8 Ejes 1 2 3 4 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 9 Ejes 1 2 3 4 5 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 10 Ejes 1 2 3 4 5 6 7 8 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= Carga 11 Ejes 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = σL mf (kN/m2)= 9.87 6.26 438.41 8.65 318.84 5.55 797.11 13.15 17.47 8.84 12.97 6.55 1076.112 12.25 16.57 12.59 Eje N° 1 2 3 Distancia (m) = 4.30 4.30 Carga (ton) = 3.57 14.79 14.79 Carga (kN) = 35.57 147.37 147.368 Carga 12 (1 carril cargado) Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = w (m)= mf = σL mf (kN/m2)= Carga 13 (2 carriles cargados) Carga total (kN) = a (m) = lt (m) = w (m)= mf = σL mf (kN/m2)= 0.9 7.56 330.31 8.85 13.17 4.56 1 5.50 5.97 660.61 8.85 13.17 Anexo 9: Detalle de equipos usados durante construcción de puente enterrado  Mini-cargador BOBCAT S130. (Bobcat Company, 2010). Peso total en operación: 2375 kg = 23.30 kN.  Compactador Rammax RW 1515-MI, medidas en milímetros (Ammann Group, 2010). Peso total en operación: 1480 kg = 14.52 kN.