Los puentes son los componentes más vulnerables de una red vial y son infraestructuras fundamentales en la actividad económica y movilidad de la población. Detener el servicio de transporte puede generar grandes pérdidas económicas al país. En este contexto el Programa Nacional de Puentes del Ministerio de Transportes y Comunicaciones viene implementando la contrucci´on de puentes con innovación tecnológica para garantizar el flujo de mercancías. Estas nuevas soluciones deberían asegurar la continuidad del tránsito vehicular después de un evento sísmico, facilitar el proceso constructivo, evitar su mantenimiento permanente y reducir el costo del proyecto. En los últimos años los puentes han sido diseñados para asegurar su integridad estructural aceptando cierto nivel de daño durante sismos de diseño, por lo tanto se espera un gasto económico por reparación e inspección después de un sismo. En este sentido, el presente trabajo investiga el concepto de estructuras basculantes como nuevo sistema de aislamiento sísmico en puentes. Este sistema consiste en liberar la estructura de las conexiones rígidas para evadir completamente el daño del sismo, evitar cierres prolongados y beneficiarse del uso de construcciones modulares. Para ello, se utilizó un modelo de elementos finitos del estado del arte con el fin de representar las conexiones basculantes y predecir el comportamiento no lineal del puente bajo solicitaciones sísmicas en el plano. Se incorporó cables post-tensionados no adherentes para mejorar la estabilidad del puente y prevenir el vuelco. Por último, el comportamiento de un puente con uniones basculantes en los extremos del pilar es comparado con un puente continuo de uniones convencionales. Los resultados indican que, este sistema permite que el puente soporte sismos de gran magnitud (sismos severos) y reduce el nivel de daño estructural. El momento en la base de los pilares también es reducido en comparación al puente convencional, de modo que es posible reducir la capacidad resistente de la columna haciéndola más económica. Finalmente el modelo usado es útil para estudiar el comportamiento basculante de puentes con diferentes configuraciones.

Los puentes son estructuras fundamentales para el desarrollo del Perú, por lo que es necesario procurar un diseño y planificación adecuados para su construcción. Por ello, es fundamental la implementación de metodologías que permitan alcanzar mayor eficiencia, transparencia y calidad de la inversión pública como la metodología BIM. En consecuencia, es importante comprender el panorama de la implementación BIM en los proyectos públicos de puentes vehiculares en la etapa de elaboración del expediente técnico y elaborar un Plan de Ejecución BIM aplicado a un caso de estudio bajo los lineamientos de la Guía Nacional BIM. Primero se realizó una revisión de la Guía Nacional BIM, el estado de la adopción BIM internacional y nacional y luego se evaluó 91 Términos de Referencia para la formulación de expedientes técnicos de puentes vehiculares publicados en el SEACE entre los años 2020 al 2023. Finalmente, se elaboró un Plan de Ejecución BIM que fue validado por medio de entrevistas a profundidad del tipo abiertas y posteriormente aplicado a un caso de estudio: puente Costanera 2. Como resultado, se pudo conocer que entre los años 2021 al 2023 existe una disminución en la cantidad como en la calidad de los Términos de Referencia con respecto a la inclusión de BIM. Asimismo, se observó que PROVIAS Nacional demostró una notable inclusión de BIM; por el contrario, gobiernos regionales y municipales fuera de la capital presentan dificultades para ello. Por otro lado, se logró enriquecer el Plan de Ejecución BIM inicial a través recomendaciones de los expertos entrevistados, los cuales abarcaban tanto el sector público y privado, lo que resultó en el Plan de Ejecución BIM validado. Finalmente, se comprobó que la aplicación de BIM puede aumentar del Retorno de la Inversión del proyecto. En el caso de estudio se mostró que pudo contribuir a disminuir 28 comunicaciones, 493 días calendarios de retrasos y S/ 1 199 085,67 de sobrecostos.

En la actualidad, con el fin de aumentar las carreteras y vías de conexión en todo el territorio nacional, la posibilidad de plantear viaductos de diferentes características se ha vuelto una propuesta atractiva en el desarrollo de la infraestructura vial. A modo de ejemplo, se tiene el Puente Chilina (Arequipa, 2013-2014), Puente Salvador (Huánuco, 2022-2023), Puente Kutuctay (Cusco, 2023), Puente R. Escardo (Lima, 2019-2020), entre otros. Los puentes de sección cajón postensados tienen como principales ventajas respecto a las otras tipologías de puentes (atirantados, colgantes, arcos, entre otros) su sistematización del proceso constructivo. La construcción de este tipo de tableros cuenta con equipos prestablecidos que se encuentran en el mercado y que disminuyen considerablemente el tiempo de ejecución y, de igual manera, reduce los costos. En ese sentido, el presente proyecto de tesis tiene como objetivo desarrollar una guía de análisis y diseño estructural de una tipología especifica de puente (sección cajón postensados), junto con un compendio de consideraciones, diferencias y circunstancias a tener en cuenta según el proceso constructivo previamente establecido (vaciados insitu con soporte longitudinal y mediante voladizos sucesivos) ubicados en el Perú. El proyecto en cuestión finalizará presentando un ejemplo con características reales que demuestren todo lo inicialmente presentado. El puente representativo por presentar tendrá 5 vanos con longitudes de 60 m, 100m y 165 m según corresponda, contará con dos estribos en cada extremo y 4 pilas internas. Dos de los vanos serán de sección constante y de proceso constructivo vaciado in-situ con soporte longitudinal. Mientras que el resto de los vanos son de sección variable, los cuales tendrán un análisis y diseño pensando en que serán ejecutados con voladizos sucesivos. Las características de la zona en la cuales se ubicará el puente representativo son típicas de los accidentes geográficos encontrados en el Perú. El objetivo es poder atravesar un rio y/o quebradas para poder disminuir el tiempo de tránsito de los futuros usuarios. La principal diferencia o problemática es poder hacer un diseño que cumpla con las fuerzas internas que se desarrollan durante las diferentes etapas constructivas según el procedimiento escogido y que de igual manera satisfaga el comportamiento de la estructura completa. Los análisis se realizarán con ayuda de diferentes Softwares estructurales de elementos finitos. Como conclusión, se corrobora que la presente guía y los procedimientos constructivos explicados serían perfectamente utilizables en el Perú para esta tipología de puentes. Cabe recalcar que el alcance de la presente Tesis se restringe a la Superestructura.

El Puente Internacional Aguas Verdes se ubica en la Carretera: Tumbes - Desvió Ruta 001A - Zarumilla - Zona del Mango - Huaquillas, Km 77 + 840 (progresiva referencial al lado Ecuatoriano), pertenece a la provincia de Zarumilla del Departamento de Tumbes y se inicia en el distrito del mismo nombre, como punto de llegada la ciudad de Huaquillas, en el lado Ecuatoriano. En el Área de influencia y circundantes a la estructura proyectada, se han diferenciado unidades litoestratigráficas definidas y clasificadas por el Ingemmet como formaciones; Zorritos, Cardalitos, Tumbes y Depósitos Cuartarios (Cuaternarios), representados por rocas de naturaleza sedimentaria, tales como areniscas, limolítas, limoarcillitas, con estructuras lutáceas, cubierto por depósitos inconsolidados, agrupados en suelos aluviales, fluviales (estos son los mas conspicuos en el sector de interés), residuales, aluvionales y coluviales (poco frecuente y de escasa influencia respecto a la obra proyectada); la actividad de estos depósitos es poco significativa, sin embargo en épocas de avenida esta situación de equilibrio se altera, generando transporte de materiales, causando efectos de consideración los cuales para el caso especifico de la estructura son atenuados y mitigados mediante las obras de control proyectadas. De la evaluación del historial sísmico del área, así como de la identificación de los fenómenos de geodinámica externa potenciales en el sector de interés, se desprende que la zona de emplazamiento de la superestructura, presenta un moderado a elevado grado de susceptibilidad a la activación y/u ocurrencia, los mismos que son controlados mediante las obras superficiales proyectadas así como el tipos de subestructura (cimentación), proyectados. Se ha efectuado el análisis de las condiciones del drenaje superficial é hidráulica del área de emplazamiento de la obra a fin de garantizar el tiempo de vida útil de la superestructura, teniendo en consideración que para la proyección o diseño de la estructura de drenaje proyectada, debe existir compatibilidad entre el caudal de diseño y la capacidad de drenaje de la obra a proyectar, de modo tal que existan las condiciones para evacuar sin inconvenientes (desbordes ú obstrucción), las descargas (sólidas y liquidas) provenientes de la parte alta de la cuenca, definida por el ó los cursos naturales existentes. Con el fin de establecer las propiedades físico - mecánicas de los materiales componentes del suelo de fundación que servirá de apoyo a la subestructura (cimiento), se han efectuado dos perforaciones rotatorias a ambos lados del Canal Internacional Aguas Verdes. Las cuales alcanzaron 27.00m,de profundidad en la margen izquierda y 28.50m, en el lado derecho. y ejecutado ensayos de laboratorio, así como el ensayo de penetración estándar (SPT), cada 1.50m, los mismos que fueron analizados mediante metodologías estandarizadas, que permitieron determinar la capacidad de carga admisible de los suelos de fundación al nivel de desplante más idóneo y que garantice la establilidad y permanencia de la superestructura proyectada. De la misma forma se ubico e identifico Depósitos de Materiales (canteras), a emplear en las diversas actividades a desarrollar durante la ejecución de obra. En consideración a la ejecución de trabajos de Movimiento de Tierras (excavación), se ha clasificado los materiales que conforman los suelos de fundación así como los taludes, en su integridad como material suelto, por lo cual se plantea los taludes de corte mas adecuados. según usos y normas vigentes. La situación ambiental durante la construcción, rehabilitación y/o mejoramiento de obras de esta naturaleza, se encuentra vinculado fundamentalmente a las alteraciones del sistema de drenaje natural, el grado de estabilidad de laderas y/o taludes (el mismo que no es considerado dada la posición de la obra proyectada), a la topografía del área de extracción de materiales a emplear en la construcción del puente así como a las zonas de disposición de excedentes (alteración del paisaje); problemas debido a la ubicación de los campamentos y patio de máquinas, incremento de los niveles sonoros, posibles riesgos en la salud de la población y del personal foráneo, posibles conflictos sociales por expropiaciones de tierras, y alteración en el tránsito vehicular (el que es mínimo dada la escasa afluencia de vehículos), efectuándose el diagnostico del medio ambiente físico y a su vez se plantea un plan de manejo ambiental.

El Puente Internacional Aguas Verdes se ubica en la Carretera: Tumbes - Desvió Ruta 001A - Zarumilla - Zona del Mango - Huaquillas, Km 77 + 840 (progresiva referencial al lado Ecuatoriano), pertenece a la provincia de Zarumilla del Departamento de Tumbes y se inicia en el distrito del mismo nombre, como punto de llegada la ciudad de Huaquillas, en el lado Ecuatoriano. En el Área de influencia y circundantes a la estructura proyectada, se han diferenciado unidades litoestratigráficas definidas y clasificadas por el Ingemmet como formaciones; Zorritos, Cardalitos, Tumbes y Depósitos Cuartarios (Cuaternarios), representados por rocas de naturaleza sedimentaria, tales como areniscas, limolítas, limoarcillitas, con estructuras lutáceas, cubierto por depósitos inconsolidados, agrupados en suelos aluviales, fluviales (estos son los mas conspicuos en el sector de interés), residuales, aluvionales y coluviales (poco frecuente y de escasa influencia respecto a la obra proyectada); la actividad de estos depósitos es poco significativa, sin embargo en épocas de avenida esta situación de equilibrio se altera, generando transporte de materiales, causando efectos de consideración los cuales para el caso especifico de la estructura son atenuados y mitigados mediante las obras de control proyectadas. De la evaluación del historial sísmico del área, así como de la identificación de los fenómenos de geodinámica externa potenciales en el sector de interés, se desprende que la zona de emplazamiento de la superestructura, presenta un moderado a elevado grado de susceptibilidad a la activación y/u ocurrencia, los mismos que son controlados mediante las obras superficiales proyectadas así como el tipos de subestructura (cimentación), proyectados. Se ha efectuado el análisis de las condiciones del drenaje superficial é hidráulica del área de emplazamiento de la obra a fin de garantizar el tiempo de vida útil de la superestructura, teniendo en consideración que para la proyección o diseño de la estructura de drenaje proyectada, debe existir compatibilidad entre el caudal de diseño y la capacidad de drenaje de la obra a proyectar, de modo tal que existan las condiciones para evacuar sin inconvenientes (desbordes ú obstrucción), las descargas (sólidas y liquidas) provenientes de la parte alta de la cuenca, definida por el ó los cursos naturales existentes. Con el fin de establecer las propiedades físico - mecánicas de los materiales componentes del suelo de fundación que servirá de apoyo a la subestructura (cimiento), se han efectuado dos perforaciones rotatorias a ambos lados del Canal Internacional Aguas Verdes. Las cuales alcanzaron 27.00m,de profundidad en la margen izquierda y 28.50m, en el lado derecho. y ejecutado ensayos de laboratorio, así como el ensayo de penetración estándar (SPT), cada 1.50m, los mismos que fueron analizados mediante metodologías estandarizadas, que permitieron determinar la capacidad de carga admisible de los suelos de fundación al nivel de desplante más idóneo y que garantice la establilidad y permanencia de la superestructura proyectada. De la misma forma se ubico e identifico Depósitos de Materiales (canteras), a emplear en las diversas actividades a desarrollar durante la ejecución de obra. En consideración a la ejecución de trabajos de Movimiento de Tierras (excavación), se ha clasificado los materiales que conforman los suelos de fundación así como los taludes, en su integridad como material suelto, por lo cual se plantea los taludes de corte mas adecuados. según usos y normas vigentes. La situación ambiental durante la construcción, rehabilitación y/o mejoramiento de obras de esta naturaleza, se encuentra vinculado fundamentalmente a las alteraciones del sistema de drenaje natural, el grado de estabilidad de laderas y/o taludes (el mismo que no es considerado dada la posición de la obra proyectada), a la topografía del área de extracción de materiales a emplear en la construcción del puente así como a las zonas de disposición de excedentes (alteración del paisaje); problemas debido a la ubicación de los campamentos y patio de máquinas, incremento de los niveles sonoros, posibles riesgos en la salud de la población y del personal foráneo, posibles conflictos sociales por expropiaciones de tierras, y alteración en el tránsito vehicular (el que es mínimo dada la escasa afluencia de vehículos), efectuándose el diagnostico del medio ambiente físico y a su vez se plantea un plan de manejo ambiental.

El Perú al ser un país con un gran número de ríos que se cruzan con vías de comunicación, es necesario el uso de puentes. Debido a su importancia, se tiene que tener especial cuidado de cómo podrían verse afectados los puentes en las épocas de eventos máximos, un caso particular es cuando se ven influenciados por el fenómeno El Niño, como ocurrió en el año 2017, en el cual el puente del río Virú colapsó. En la presente tesis se busca realizar el diseño hidráulico además del estudio de socavación en la zona en donde ocurrió este derrumbe. Para lo cual, por medio de un modelo hidrológico, se calculan los caudales máximos, los cuales se usan en un modelo hidráulico en donde se calcula el NAME (nivel de aguas extraordinarias), el gálibo y la socavación general como la local en pilares. En primer lugar, por medio del software ArcGis 10.5, se ejecuta la delimitación de la cuenca y subcuencas aguas arriba de la ubicación del puente en cuestión. Luego de procesar la información pluviométrica y obtener posteriormente los hietogramas de cada subcuenca para los tiempos de retorno de 140 y 500 años, con el software HEC-HMS, se hace la modelación hidrológica y se obtiene los caudales de diseño para los modelos de tiempo de retorno de 140 y 500 años en el sitio del puente. Haciendo uso del software HEC-RAS, con el caudal de 140 años se calcula el NAME y gálibo del puente, mientras que el caudal de 500 años es para el cálculo de la socavación. El gálibo en el puente que se obtiene es igual a 3.08 m y el NAME igual a 0.85 m. La socavación general que se obtiene con los métodos utilizados es de 1.0 m usando el método de Lischtvan-Levediev, mientras que por el método de Laursen es de 0.36 m. En la socavación local de pilares, el máximo valor fue de 4.25 m con el método de CSU equation. / Peru, being a country with a large number of rivers that intersect with communication routes, it is necessary to use bridges. Due to its importance, special care must be taken regarding how bridges could be affected in times of maximum events, a particular case is when they are influenced by the El Niño phenomenon, as occurred in 2017, in which the Virú river bridge collapsed. The present thesis seeks to carry out the hydraulic design in addition to the scour study in the area where this landslide occurred, for which the precipitation patterns in the place are determined through the hydrological study, the hydrological model is carried out to find the maximum flows, which are used to carry out the hydraulic model in order to calculate the NAME (Extraordinary Maximum Water Level), the gauge and both the general scour and the local scour in pillars. First, using the ArcGis 10.5 software, the delimitation of the basin and sub-basins upstream of the location of the target bridge is executed. After processing the rainfall information and subsequently obtaining the hyetographs of each sub-basins for the return times of 140 and 500 years, with the HEC-HMS software, the hydrological modeling is done and the design flows for the 140- and 500-year return time models at the bridge site are obtained. Making use of the HEC-RAS software, with the flow of 140 years NAME and the gauge of the bridge are calculated, while the flow of 500 years is for the calculation of scour. The gauge on the bridge that is obtained is equal to 3.08 m and the NAME equal to 0.85 m. The general scour obtained with the methods used is 1.0 m using the Lischtvan-Levediev method, while by the Laursen method it is 0.36 m. In the local scour of pillars, the maximum value was 4.25 m with the CSU equation method.