___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
PROYECTO: “CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE VEHICULAR PRIMAVERA
EN LA LOCALIDAD DE YANAHUANCA, PROVINCIA DE – PASCO” PASCO” DANIEL CARRIÓN – ESTUDIO HIDROLOGICO INDICE 1.0 2.0
Diagnóstico Introducción 2.1 Ubicación 2.2 Acceso 2.3 Condición Climática 2.4 Altitud de la zona 3.0 Objetivos 4.0 Información Básica 5.0 Análisis Hidrológico 6.1 Precipitación Máxima en 24 horas 6.2 Análisis de frecuencia 6.3 Caudales Máximos 6.4 Erosión de Cursos Fluviales 6.0 Hidráulica Fluvial 6.1 Cálculo Hidráulico de Socavación 7.0 Conclusiones Conclusi ones y Recomendaciones 8.0 Anexos 9.0 Panel Fotográfico 10.0 Plano de Cuencas 11.0 Plano de Secciones Hidráulicas
Pag. 3 Pag. 5 Pag. 5 Pag. 5 Pag. 6 Pag. 6 Pag. 8 Pag. 8 Pag. 9 Pag. 11 Pag. 12 Pag. 13 Pag. 16 Pag. 17 Pag. 19 Pag. 20 Pag. 22 Pag. 24 Pag. 30 Pag. 31
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
ESTUDIO HIDRÁULICO PUENTE VEHICULAR PRIMAVERA 1.0 DIAGNOSTICO El río Chaupihuaranga que pasa bajo el Puente vehicular primavera en el distrito de Yanahuanca, provincia Daniel Carrión – Pasco; justamente justamente en este lugar se encuentra encuentra ubicado el muevo terminal terminal terrestre del distrito de Yanahuanca, el cual está ubicado en también la Av. Malecón. El río Chaupihuaranga tiene como afluente a los ríos: San juan Baños Rabí, Huarautambo, Chipipata, Julishancay, Ushugoya (Tapuc); Jatunragra, Paucar, Chacachinche; y Pampania, Condorgaga (Santa Ana de Tusi), y el río Chaupihuaranga es afluente del río Huallaga. El ancho promedio del cauce principal es de 32.2 mm. La precipitación precipitaci ón máxima en 24 horas fue el año de 2005 con 46.70 mm.
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
2.0 INTRODUCCIÓN El presente informe es el estudio definitivo de Hidrología que se efectúa como parte del estudio del nuevo Puente “vehicular primavera ”, sobre el río Chaupihuaranga de la provincia de Daniel Carrión, departamento de Pasco por encargo de la Municipalidad de Yanahuanca. El estudio tiene como punto Central la determinación del caudal máximo de avenida del río Chaupihuaranga para un periodo de recurrencia el cual debe ser compatible con la vida útil esperada de la estructura. Enseguida con este valor más los resultados de análisis de laboratorio de mecánica de Suelos obtenidos de muestras del perfil estratigráfico del área de fundación de los apoyos del Puente y las características hidráulicas correspondientes se obtendrá la profundidad máxima de socavación del río, socavación que determinará conjuntamente con los estudios geotécnicos respectivos, la capacidad admisible de carga por parte del talud de apoyo del puente vehicular primavera, además de permitir conocer el tirante hidráulico máximo que se produciría en la sección donde se ubica el puente dentro del curso del río Chaupihuaranga.
2.1 UBICACIÓN El puente en estudio se encuentra proyectado sobre el río Chaupihuaranga, en el barrio Primavera del distrito de Yanahuanca, de la provincia de Daniel Carrión - Pasco; justamente en este lugar se encuentra ubicado el muevo terminal terrestre del distrito de Yanahuanca, el cual está ubicado en también la Av. Malecón. La localidad de Yanahuanca de la provincia de Daniel Carrión, se encuentra ubicada en la margen derecha derecha del río Chaupihuaranga y en la parte Nor y Oriental del Departamento de Pasco, entre las coordenadas geográficas 10°29'20" de Latitud sur y 76°30'54" de Longitud oeste del meridiano de Grenwich. La localidad de Yanhuanca, se encuentra a una altitud de 3,161 m.s.n.m.
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
Ubicación Geográfica Puente Primavera ESTE
COTA
PUNTO
NORTE
Estribo derecho
8440,513.112
334,886.892
3134.62
Estribo izquierdo
8840,500.060
334,906.862
3129.79
La Provincia de Daniel Alcides Carrión tiene tiene los siguientes límites:
Por el Norte con las provincias de Lauricocha y Ambo (Departamento de Huánuco). Por el Este con la Provincia de Ambo (Huánuco), Distritos de Pallanchacra y San Francisco de Asís de Yarusyacan, Provincia de Pasco (Departamento de Pasco). Por el Sur con el Distrito de Simón Bolívar (Pasco). Por el Oeste con la Provincia de Oyón (Departamento de Lima).
CUADRO N° 01: UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS DISTRITOS DE LA PROVINCIA DANIEL ALCIDES CARRIÓN Rango Altitudinal Altitudinal Categoría m.s.n.m. Región Yanahuanca Sierra Pueblo 10°29’20’’ 76°30’54’’ 3184 10°27’12’’ 76°20’07’’ 3357 Chacayán Sierra Pueblo Goyllarisquizga Sierra Pueblo 10°28’13’’ 76°24’23’’ 4170 Paucar Sierra Pueblo 10°22’03’’ 76°26’27’’ 3245 San Pedro de 10°19’31’’ Sierra Pueblo 76°26’02’’ 3629 Santa Ana de Tusi 10°28’09’’ Sierra Pueblo 76°21’06’’ 3760 Tápuc Sierra Pueblo 10°27’12’’ 76°27’34’’ 3675 Vilcabamba Sierra Villa 10°28’31’’ 76°26’42’’ 3445 FUENTE : Instituto Nacional de Estadística e Informática Distrito
Coordenadas Latitud Longitud
CUADRO N° 02: EXTENSIÓN TERRITORIAL DE LOS DISTRITOS DE LA PROVINCIA DANIEL ALCIDES CARRIÓN DISTRITOS
SUPERFICIE km2
SUP. RESPECTO A LA PROV. %
SUPERFICIE Has.
Yanahuanca
818.3
43.36
81832.00
Chacayán
153.0
8.11
15307.00
Goyllarisquizga
299.8
15.89
29987.00
Paucar
105.8
5.61
10584.00
San Pedro de Pillao
83.72
4.44
8372.00
Santa Ana de Tusi
299.7
15.88
29976.00
Tápuc
50.47
2.67
5047.00
Vilcabamba
76.18
4.04
7618.00
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
1887.2 PROVINCIA: D.A.C. DEPARTAMENTO: 25,319.59 PAÍS: PERÚ 1285216.00 PROV. RESPECTO AL DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO RESPECTO AL PAÍS
100.00
188,723.00 2,531,959.00 128,521,600.00
7.45 1.97
FUENTE: Instituto Nacional de Estadística e Informática y Plan Vial de la Provincia de Daniel Carrión - Pasco.
YANAHUANCA
2.2
ACCESO
El acceso al puente Primavera se realiza desde la Plaza principal de Yanahuanca, siguiendo por el Jr. Huallaga dos cuadras, hasta llegar al Jr. Falvio Shamar por esta vía se llega hasta el Ovalo, Ovalo, junto al puente antiguo, a partir de este punto se empalma con la Av. Malecón por donde se llega al Puente proyectado, a la ciudad de Yanahuanca de la provincia de Daniel Carrión se llega de la siguiente manera: Ruta 01: Lima – La Oroya - Cerro de Pasco – Paria – Marmonia, Tambopata, Yanahuanca, con un tiempo de recorrido de 08 horas
aproximadamente, y una distancia de aproximadamente 360 Km. Ruta 02: Lima – La Oroya - Cerro de Pasco, considera el paso
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
por Paria, Antagasha, Pocobamba, Chayacan, Vilcabamba, Tapuc, Rocco, Yanahuanca, con una distancia de 382.20 Km. Ruta 03: Lima – La Oroya - Cerro de Pasco, considera el paso por Huariaca, San Rafael, Ambo, Misca, Ushpachaca, Lucmapampa, yanahuanca, con una distancia de 451.80 km. Ruta 04: El tramo Huaura – Sayán – Churin – Oyón – Yanahuanca, que comunica localidades de la Costa y la Sierra peruana, se encuentra emplazado al norte del departamento de Lima; abarcando regiones de Lima, Pasco y Huánuco. En su tramo inicial que está ubicado en la Carretera Panamericana Norte, presenta dos vías de inicio del tramo : una en la localidad de Huaura (Km. 154+200) y la otra en el óvalo de Río Seco (Km. 103+500), las mismas que se empalman cerca a la localidad de Sayán, exactamente en la progresiva 40+500, luego el tramo continua en una sola vía y a nivel de afirmado, que pasa por las localidades de Churín, Oyón, Yanahuanca y para finalmente llegar a la localidad de Ambo, en el departamento de Huánuco; haciendo una longitud total de 332 kms.
2.3 CONDICION CLIMÁTICA El clima de la zona es predominantemente húmedo y cálido con temperaturas medias de 4.10°C a 23.20°C y precipitaciones que oscilan entre 50.80 a 1074.90 mm. (según resultados de SENAMHI ESTACION YANAHUANCA).
2.4 ALTITUD DE LA ZONA La localidad de Yanahuanca, se encuentra a una altitud de 3,150 m.s.n.m.
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
3.0 OBJETIVOS
Facilitar el acceso de los productos agrícolas a los mercados intrarregionales y locales. Mejorar la calidad de vida de los pobladores del distrito de Yanahuanca y alrededores. Mejorar el flujo vehicular hacia el nuevo terminal terrestre de Yanahuanca.
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
4.0 INFORMACION BASICA Para la ejecución del estudio Hidrológico se recurrió a la información meteorológica de la precipitación, porque el río Chaupihuaranga no cuenta con estaciones que registren los caudales que pasan por el puente Vehicular Primavera, por lo tanto se tiene que calcular el caudal máximo aplicando el método empírico Wolfgang Trau – Raúl Gutiérrez. La información pluviométrica necesaria fue obtenida de la estación pluviométrica de Cerro de Pasco-SENAMHI. Los datos o registros de precipitación a utilizarse son los máximos en 24 horas, cuyos valores se muestran en el presente informe, que tal como puede apreciarse han sido observados desde el año 1,975 hasta 2,008, pero con ausencia de algunos años como 1,978, 1,982, de 1,987 a 1,994 y 1,997.
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
5. ANALISIS HIDROLÓGICO Hidrográficamente la cuenca de estudio pertenece a la vertiente del Atlántico, cuenca de Ucayali, tiene como cuenca mayor la cuenca del río Huallaga, como sub cuencas al río Chaupihuaranga. El río Chaupihuaranga tiene sus orígenes al sur de la cordillera de Oyón en la laguna Huariacocha. En su naciente se llama río Ranracancha, luego toma la denominación de río Blanco y posteriormente río Chaupihuaranga hasta unirse con el río Huariaca, en Ambo y a partir de esa se denomina río Huallaga. Los afluentes del río Chaupihuaranga son los ríos: San Juan Baños Rabí, huarautambo, Chipipata (Yanahuanca); Jatunragra, Chinchachaca, Julishancay, Ushugoya (Tapuc); Jatunragra, Paucar, Chacachinche, (Paucar); y pampanía, Condorgaga (Santa Ana de Tusi).
CUADRO Nº3: Descripción de las sub cuencas sub cuencas Río Huaranguyoc Qda. Curpash Qda. Coyas Qda. Yuracyacú Qda. San Juan Río blanco Río Pucamayo Qda. Huachos
Área (Km2)
longitud Pendiente (Km) (%)
52.1
5.75
88.462
21.05 7.1
3.4 1.3
35.294 17.652
16.4
4.7
10.041
84.9 133.4 330 30.9
11.1 22.05 30.5 2.8
14.414 5 18.213 37.571
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
5.1 PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS Las precipitaciones máximas en el río Chaupihuaranga fueron calculas en la estación de SENAMHI en Yanahuanca. En el siguiente cuadro se muestra las precipitaciones máximas en 24 horas:
CUADRO Nº4 PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN 24 HORAS (mm) Año
Precipitación (mm)
1,990 1,991 1,992 1,993 1,994 1,995 1,996 1,997 1,998 1,999 2,000 2,001 2,002 2,003 2,004 2,005 2,006 2,007 2,008 2,009 2,010 2,011
30.90 22.20 20.40 20.40 2.60 2.10 21.00 22.00 29.00 32.40 19.20 28.30 18.20 54.80 23.40 30.70 22.50 35.30 23.30 31.50 31.30 28.00
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
5.2 CAUDALES MÁXIMOS PRECIPITACIONES MÁXIMAS: En el siguiente cuadro se muestra las precipitaciones máximas de 24 horas medidos en la estación Cerro de Pasco (SENAMHI). Estudio de probabilidad: A. Precipitaciones Máximas para Diferentes Períodos de retorno A.1. Cálculo Estadístico: Normal i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Año 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 ∑=
n=
Pi 30.90 22.20 20.40 20.40 2.60 2.10 21.00 22.00 29.00 32.40 19.20 28.30 18.20 54.80 23.40 30.70 22.50 35.30 23.30 31.50 31.30 28.00 549.50 22
Donde: Pi: los las precipitaciones máximas
Log normal ln(Pi) 3.43 3.10 3.02 3.02 0.96 0.74 3.04 3.09 3.37 3.48 2.95 3.34 2.90 4.00 3.15 3.42 3.11 3.56 3.15 3.45 3.44 3.33 67.07 22
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
A.2. DATOS ESTADÍSTICOS
µ= σ= α= β= α1= β1= ρ=
y= α2= β2= G.L. Cs= k=
Normal 24.9773 10.7502
Log normal
Log pearson III Gumbel
3.0487 0.7559 0.6768 -0.9188 3.6706 20.1390 8.3819 0.2141
-2.4311
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
B. PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE KOLGOMOROV - SMIRNOV B.1. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN NORMAL m
Pi
P=n/(N+1) z
F(z)
∆=!F-P!
1 2 3
2.10 2.60 18.20
0.0435 0.0870 0.1304
-2.12807 -2.08156 -0.63043
0.01667 0.01869 0.26421
0.02681 0.06827 0.13377
4
19.20
0.1739
-0.53741
0.29549
0.12158
5 6
20.40 20.40
0.2174 0.2609
-0.42578 -0.42578
0.33513 0.33513
0.11774 0.07426
7
21.00
0.3043
-0.36997
0.35570
0.05135
8 9
22.00 22.20
0.3478 0.3913
-0.27695 -0.25835
0.39091 0.39807
0.04308 0.00677
10
22.50
0.4348
-0.23044
0.40888
0.02591
11
23.30
0.4783
-0.15602
0.43801
0.04025
12 13
23.40 28.00
0.5217 0.5652
-0.14672 0.28118
0.44168 0.61071
0.08006 0.04550
14
28.30
0.6087
0.30908
0.62137
0.01268
15
29.00
0.6522
0.37420
0.64587
0.00630
16 17
30.70 30.90
0.6957 0.7391
0.53234 0.55094
0.70275 0.70916
0.00710 0.02997
18 19 20 21 22
31.30 31.50 32.40 35.30 54.80
0.7826 0.8261 0.8696 0.9130 0.9565
0.58815 0.60675 0.69047 0.96023 2.77415
0.72178 0.72799 0.75505 0.83153 0.99723
0.06083 0.09809 0.11451 0.08151 0.04071 0.13377
Max∆
Formula de la distribución normal
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
B.2. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN LOG NORMAL m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Pi 2.10 2.60 18.20 19.20 20.40 20.40 21.00 22.00 22.20 22.50 23.30 23.40 28.00 28.30 29.00 30.70 30.90 31.30 31.50 32.40 35.30 54.80
P=n/(N+1) 0.0435 0.0870 0.1304 0.1739 0.2174 0.2609 0.3043 0.3478 0.3913 0.4348 0.4783 0.5217 0.5652 0.6087 0.6522 0.6957 0.7391 0.7826 0.8261 0.8696 0.9130 0.9565
F(z) 0.00114 0.00281 0.42275 0.45061 0.48249 0.48249 0.49778 0.52232 0.52709 0.53415 0.55248 0.55472 0.64618 0.65141 0.66329 0.69034 0.69336 0.69931 0.70224 0.71502 0.75223 0.89677 Max∆
∆=!F-P!
0.04234 0.08415 0.29231 0.27670 0.26510 0.22162 0.19343 0.17450 0.13579 0.09937 0.07422 0.03298 0.08096 0.04271 0.01111 0.00531 0.04577 0.08330 0.12385 0.15454 0.16081 0.05975 0.29231
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
Formula de la distribución de logaritmo normal
B.3. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN LOG PEARSON III m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Pi 2.00 2.60 18.20 19.20 20.40 20.40 21.00 22.00 22.20 22.50 23.30 23.40 28.00 28.30 29.00 30.70 30.90 31.30 31.50 32.40 35.30 54.80
P=n/(N+1) 0.0435 0.0870 0.1304 0.1739 0.2174 0.2609 0.3043 0.3478 0.3913 0.4348 0.4783 0.5217 0.5652 0.6087 0.6522 0.6957 0.7391 0.7826 0.8261 0.8696 0.9130 0.9565
Kr -2.13737 -2.08156 -0.63043 -0.53741 -0.42578 -0.42578 -0.36997 -0.27695 -0.25835 -0.23044 -0.15602 -0.14672 0.28118 0.30908 0.37420 0.53234 0.55094 0.58815 0.60675 0.69047 0.96023 2.77415
F(z) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Max∆
∆=!F-P!
0.04350 0.08700 0.13040 0.17390 0.21740 0.26090 0.30430 0.34780 0.39130 0.43480 0.47830 0.52170 0.56520 0.60870 0.65220 0.69570 0.73910 0.78260 0.82610 0.86960 0.91300 0.95650 0.95650
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
Formula de la distribución de Log Pearson III
B.4. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN GUMBEL m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Pi 2.10 2.60 18.20 19.20 20.40 20.40 21.00 22.00 22.20 22.50 23.30 23.40 28.00 28.30 29.00 30.70 30.90 31.30 31.50 32.40 35.30 54.80
P=n/(N+1) 0.0435 0.0870 0.1304 0.1739 0.2174 0.2609 0.3043 0.3478 0.3913 0.4348 0.4783 0.5217 0.5652 0.6087 0.6522 0.6957 0.7391 0.7826 0.8261 0.8696 0.9130 0.9565
F(z) 0.00000014 0.00000044 0.26043429 0.31521032 0.38256748 0.38256748 0.41621049 0.47133087 0.48213829 0.49818042 0.53982437 0.54490178 0.74056769 0.75061450 0.77280736 0.81979997 0.82472410 0.83421398 0.83878395 0.85797102 0.90638761 0.99503885 Max∆
∆=!F-P!
0.04348 0.08696 0.13000 0.14130 0.16518 0.12170 0.11186 0.12350 0.09083 0.06340 0.06156 0.02316 0.17535 0.14192 0.12063 0.12415 0.08559 0.05161 0.01270 0.01159 0.00666 0.03852 0.17535
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
Fórmula para la distribución Gumbel
B.5. Resumen de Pueda de Kolgomorov - Smirnov
Distribución Normal
0.1338
Log Normal
0.2923
Log Pearson III
0.9565
Gumbel
0.1753
Max ∆ (min.)
0.1338
Max ∆
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
B.6. CONCLUSIÓN La distribución que mejor se ajusta es la NORMAL Las precipitaciones máximas de 24 horas (mm), para diferentes períodos de retorno con datos de SENAMHI. Tr (años) 2 5 10 20 25 50 100 500
1-1/Tr 0.500 0.800 0.900 0.950 0.960 0.980 0.990 0.998
Z 0.000 0.842 1.282 1.645 1.751 2.054 2.326 2.878
P(mm) 24.78 33.83 38.56 42.46 43.60 46.86 49.78 55.72
Se toma: Período de retorno 50 100
Pmax (24horas) mm 46.86 49.78
C. Resumen Ítem A B
Método de cálculo
Q máx. (m3/s) Tr. 100 años Tr. 500 años Método empírico de Wolfgang 529.12 733.58 Trau – Raúl Gutiérrez Método del Hidrograma Unitario 394.51 511.28 de Snyder
Analizando el cuadro anterior se observa que se obtienen caudales que difieren uno del otro, para seleccionar las avenidas del diseño se tiene en cuenta que: Debido a que la cuenca no tiene estaciones pluviométricas instaladas en su área, y por los fenómenos morfológicos que existen en la zona de ubicación del puente, se considera en los diseños los caudales obtenidos por el método empírico Trau – Raúl Gutiérrez, porque es el mayor de los caudales obtenidos.
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
6.0 HIDRAULICA FLUVIAL Dado que el río Chaupihuaranga es un curso de agua que lleva caudales significativos, además que desde la unión de los tributarios hasta el Puente en proyección, presenta secciones variables tanto en ancho, altura y talud, como se muestran en las secciones transversales, es necesario evaluar como varía el caudal de agua en función del área hidráulica en cada una de las secciones hidráulicas tomadas y determinaciones también del nivel máximo que alcanzará el caudal de diseño en la sección del Puente. Las secciones Transversales tomadas en el cauce del río son 19 en total, a partir de la progresiva del cauce de rio 0+000 ubicado a 100 mts., aguas arriba del puente y la 19 sección en la progresiva 0+180 a 80 mts. aguas abajo del Puente Primavera, a lo largo de todo este perfil longitudinal que presenta el río, se encontró que la pendiente promedio es de es de 6.733 %, lo que indica que en el curso del río las velocidades son altas. Según los resultados obtenidos, obtenidos, el caudal de diseño, la pendiente, pendiente, las secciones transversales y el talud que se presenta en la sección del puente, se han aplicado en Manning para calcular el nivel máximo que se presenta en el Puente, como sigue:
PERFIL TRANSVERSAL DEL CAUCE DEL RIO
101 100 99
) 98 h ( 97 a r u t 96 l A 95 94
Distancia(m)
0 2.5 5 7.510 51 0 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5 30 32.5 35 37.5 40 42.5 45 47.5 50 52.5 55 57.5 60 62.5 65 67.5 70 72.5 75 77.5 80 82.5 85
Cálculo del nivel máximo: Datos: Q
=
733.58 m3/seg (caudal de diseño 500 años T R)
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
n
=
0.040
S
=
0.00673 o/oo
(rugosidad del cauce Chaupihuaranga) (Pendiente promedio)
del
río
Aplicando Manning
0.0067331 / 2 1 / 2 V 733.58 0.040 040
V
=
3 / 2
8.92 m/seg (velocidad máxima del flujo de agua)
Por continuidad Q
A
=
A
=
82.23 m2
d
=
5.72 m (tirante máximo del caudal)
b
=
A
V
d
=
14.38 m (plantilla máxima de caudal)
Pero se sabe que el ancho promedio de la sección del puente en contacto con el agua es de 25 mts. Consecuentemente el área hidráulica tendrá como altura o tirante máximo;
d
=
A b
=
3.28 m (tirante o altura real máxima en el Puente)
Esta altura se ha graficado en la sección correspondiente al puente (progresiva 0+090 del cauce) y como se aprecia en ella, el nivel máximo del caudal de diseño deja un espacio libre con respecto al fondo de viga de acero A-36 será de 2.67 mts. En consecuencia la actual sección permite el pase del caudal de diseño calculado a 500 años de TR sin dificultad.
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
En todas las secciones existe olgura al pase de este cauda de diseño con Tr de 500 años. Sin embargo si suponemos hipotéticamente que las secciones aguas arriba sean todas altas y conduzcan el caudal de diseño adecuadamente, tampoco se alcanzaría el nivel máximo en el Puente, porque la progresiva 0+180 aguas abajo del puente tampoco tiene el área hidráulica necesaria, haciendo que el agua se desborde por la margen derecha inundando el estadio, pues tiene como área hidráulica 80.25 m 2, inferior a los 82.23 m2 del puente. En consecuencia hidráulicamente es conveniente que la ubicación actual del puente se mantenga, porque no presenta problemas en caso de fuertes avenidas.
6.1 CALCULOS HIDRÁULICOS DE SOCAVACION SOCAVACION La sección hidráulica del puente, según el flujo que presenta el cauce del río Chaupihuaranga, esta en una curva, originando que la margen derecha donde se ubica el estribo derecho del puente soporte los empujes de las masas de agua y por lo tanto la erosión y socavación concurrentes, en cambio en el lado opuesto que es el estribo izquierdo sufra más bien ligeros procesos de sedimentación porque hidráulicamente la mayor velocidad en cuencas se presenta en el lado convexo asentándose con énfasis la fuerza centrífuga ocurriendo todo lo contrario en el lado opuesto.
Por esta razón se debe calcular la socavación que pueda ocurrir en el estribo derecho y proponer alguna estructura de protección de ser necesario. Para determinar la socavación recurriremos al método de LISCHTVAN LEBEDIEV, que es un modelo matemático que es propicio para este tipo de ríos y puentes. El modelo matemático es el siguiente:
S G
H S
Y
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
y 1
1 X Qd H S 0.28 Be dm 0 . 68 Donde:
SG HS Y Qd ß dm
µ Be
= = = = =
Socavación general (m) Profundidad de Socavación Total (m) Tirante Hidráulico Extraordinario Extraordinario (4.23 m) Caudal de Diseño a un TR (586.13 m3/seg) Coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la avenida (0.77) = diámetro medio de las partículas partícul as de materiales del perfil del suelo (28.712 mm) = Coeficiente de contracción que indica espaciamiento entre apoyos (0.77) = Ancho efectivo de la sección Hidráulica (2.67 m)
1/1+X = Valores para suelos no cohesivos determinado por dm (0.76) Según los cálculos correspondientes de aplicar el modelo de
LISCHTVAN LEBEDIEV se tiene que: HS
= 7.66 m
En consecuencia la socavación general en los estribos sera: SG = 7.66 – 4.23
=
3.43 m
Este resultado indica que la socavación generada por el caudal de diseño de 568.13 m 3/seg a 100 años de T R, en los estribos del puente es de 3.50 mts de profundidad a partir del lecho del río por lo tanto la cimentación del puente debe estar por debajo de esa profundidad calculada. Esto significa que no es necesario una defensa o alguna estructura adicional de protección porque por la profundidad
___________________________ ________________________________________ __________________________ _____________
de socavación hará que el talud de esa estructura adicional sea muy ancha lo cual haría reducir la sección en el Puente ocasionando alteración de la altura máxima del nivel del agua. En cambio si es más recomendable profundizar adecuadamente la cimentación de acuerdo a la socavación y al tipo de suelo que hay en los substratos .
