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Consultoría en Ingeniería Hidrológica, Hidráulica y Fluvial Especialista en Hidrología, Hidráulica e Ingeniería de Ríos
“ESTUDIO HIDROLÓGICO, HIDRÁULICO Y DE SOCAVACIÓN
DEL ARROYO ESCALONCITO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL
PUENTE BUENA VISTA DE 40 ML, SOBRE EL CAMINO BUENA
VISTA, TRAMO 0+000 AL 3+300, EN EL MUNICIPIO DE AMATÁN,
CHIAPAS”
Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. 22 de noviembre de 2011
1
“ESTUDIO HIDROLÓGICO, HIDRÁULICO Y DE SOCAVACIÓN DEL ARROYO
ESCALONCITO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE BUENA VISTA DE 40
ML, SOBRE EL CAMINO BUENA VISTA, TRAMO 0+000 AL 3+300, EN EL
MUNICIPIO DE AMATÁN, CHIAPAS”
ÍNDICE
1.- INFORME TOPOHIDRÁULICO-HIDROLÓGICO 2
2.- HIDROLOGÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO 5
2.1.- Ajuste de los datos de lluvias a un modelo de probabilidades 5
2.1.1 Ajuste con datos de lluvias máximas en 24 horas 5
2.2.- Selección del periodo de retorno 7
2.3.- Transformación de la precipitación en gasto 8
2.3.1.- Método de Chow 8
2.3.2.- Método del Hidrograma Unitario Triangular 9
2.3.3.- Modelo del NRCS TR-55 9
2.4.- Cálculo de parámetros 10
2.5.- Resultados hidrológicos 12
3.- HIDRÁULICA 12
3.1.- Aplicación del programa para transitar avenidas HEC-RAS 12
3.2.- Resultados de las simulaciones para diferentes periodos de retorno 13
4.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL 16
4.1.- Método de Maza-Álvarez y Echeverría-Alfaro 16
4.2.- Método de Cruckshank-Maza-Álvarez 16
4.3.- Método a partir de la ecuación de Manning 17
4.4.- Primer método de Maza-Grajales 18
4.5.- Segundo método de Maza-Grajales 19
4.6.- Método de Lischtvan- Levediev 19
4.7.- Resultados de los métodos para obtener la socavación general 20
5.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN LOCAL EN ESTRIBOS 21
5.1.- Método de Liu y Alia 21
5.2.- Método de Artamanov 21
5.3.- Método de Froelhlich 22
5.4.- Método de Hire 22
5.5.- Resultados de los métodos para obtener la socavación local 23
6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 24
Bibliografía
Anexo A.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS, HIDRÁULICOS, DE SOCAVACIÓN GENERAL
Y LOCAL.
Responsable del estudio:
Cédula Profesional: 2768502
Cédula de Maestría: 2848099
Cédula de Doctorado: 5749635
2
1.- INFORME TOPOHIDRÁULICO-HIDROLÓGICO
PUENTE: Puente de 40 ml, llamado Buena Vista
CARRETERA: Sobre el camino Buena Vista
TRAMO: Sobre el camino Buena Vista
Km. 0+000 al 3+300
1.1 ASPECTOS GENERALES
La corriente nace a 8.67 km al sureste sobre el camino a Buena Vista, municipio de Amatán,
Chiapas, la cual desemboca 176 m aguas abajo en el río Amatán, donde si _x_ , no__
provoca influencia hidráulica en el cruce. El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de
24.13 km² y pertenece a la Región Hidrológica No. 30 “Grijalva - Usumacinta” , según
clasificación de la CONAGUA. En la zona de cruce, la vegetación se puede clasificar como
Pastizal, zona de agricultura de temporal, vegetación secundaria y selva alta perennifólia
perturbada y conservada según la carta de uso de suelo INEGI 1: 250,000. La selva alta
perennifólia se caracteriza por árboles grandes que pueden llegar a medir hasta 60
metros de altura y generalmente rebasan los 30 metros. Este tipo de selva es el que se
podría denominar selva clásica. Los troncos suelen ser anchos con grandes
prolongaciones laterales en sus bases, los árboles mantienen un follaje siempre verde y
la densidad de éste mantiene el suelo en constante penumbra. Los árboles que
caracterizan a la selva alta perennifolia son el k’anxa’an o sombrete, Terminalia
amazonia, el zopo o corcho negro, Guatteria anomala y la caoba o punab, Swietenia
macrophylla, todos ellos de grandes contrafuertes y troncos que pueden medir dos o
tres metros de diámetro a la altura del pecho y sobrepasar los 45 metros de altura.
También se encuentran grandes ejemplares de ceiba o yaaxché, Ceiba pentandra,
maca blanca, Voychysia guatemalensis, pucté, Bucida buceras, guapaque, Dialium
guianense, machiche, Lonchocarpus castilloi y otras especies, que alcanzan
dimensiones similares. Por debajo de las copas de estos grandes árboles se extienden
otros dos estratos bien definidos, correspondientes a las copas de árboles de menor
porte y a numerosas especies de palmas. Entremezclados con los grandes árboles, se
levantan troncos de escasos cuatro o cinco centímetros de diámetro pero que llegan a
12 ó 15 metros de altura y tiene sólo un manojo de hojas en el extremo. Son los futuros
gigantes, aún bebés, que para alcanzar la luz solar de las alturas, consagran toda su
energía y material de crecimiento a extenderse verticalmente.
El cauce del río en la zona de cruce es:
sinuoso estable x encajonado
sensiblemente recto divagante con llanuras de inundación
El escurrimiento es de carácter:
torrencial x perenne x intermitente
3
Tipo y longitud máxima de los cuerpos flotantes árboles de hasta 30 a 60 m de altura, con
diámetro de follaje de hasta 15 a 20 m.
El periodo de lluvias en la región comprende de los meses de Mayo a Octubre. La
precipitación media anual es de 2000 a 4000 mm.
Información adicional (erosión marginal, caídas, ubicación del cruce en una curva del cauce,
curvas cercanas, etc.) No se observa erosión marginal ni caídas o cárcavas, el puente no
tiene esviajamiento con respecto al arroyo El Escaloncito, se encuentra localizado en
un pequeño tramo recto.
Geología superficial:
En el fondo En todo el cauce se aprecia boleos de caliza, grava, arena y arcillas de
origen aluvial.
En la margen izquierda El suelo es sedimentario compuesto por limos, arenas y gravas y
boleos de caliza.
En la margen derecha El suelo es sedimentario compuesto por limos, arenas y gravas y
boleos de caliza.
El eje del trazo respecto a la corriente cruza en dirección:
normal x esviajado ángulo de esviajamiento
El paso actual de vehículos en el tramo del camino se efectúa existe un camino de
terracería.
1.2- ANÁLISIS HIDROLÓGICOS
Información utilizada Se utilizaron las lluvias máximas anuales en 24 horas de la
estación (7186) Finca Escalón, Amatán, localizada en las coordenadas longitud 92o 49’
56.8” y latitud 17o 21’ 0.0”, es la estación más cercana a la obra y se encuentra a una
distancia en línea recta de 0.513 km, se utilizó esta estación por ser la más cercana al
sitio en estudio, los datos fueron obtenidos de la base de datos CLICOM y del
Extractor Rápido de Información Climatológica, ERIC III.
Método aplicado Semiempíricos: Métodos del Hidrograma Unitario Triangular, de
Chow y TR-55.
Se obtuvo un gasto teórico de diseño (QTDI) de 590.61 m³/s, asociado a un período de
retorno de 100 años.
OBSERVACIONES: (fuentes de información, confiabilidad, etc.)
La fuente de información para determinar los parámetros de las cuencas fueron los
vectores digitales las cartas topográficas INEGI E15D31 escala 1:50,000, las lluvias
máximas anuales en 24 horas se obtuvieron de la base de datos CLICOM
proporcionada por CONAGUA, así como los modelos lluvia escurrimiento han sido
probados ampliamente para diferentes tipos de cuencas en México y en diferentes
países, siendo de buena confiabilidad.
4
1.3.- ANÁLISIS HIDRÁULICO
Se determinó un gasto de diseño (QDI) de 590.61 m³/s, asociado a un período de retorno de
100 años, obtenida con el método del Hidrograma Unitario Triangular.
Nivel del NADI (NNADI) es de 293.68 m.
Nivel de aguas de construcción (NAC) 292.32 m
Secciones levantadas Aguas arriba se levantaron 25 secciones a cada 20 m y 19
secciones aguas abajo a cada 20 m, a partir del cruce con el eje del camino, las
secciones son suficientes para aplicar las condiciones de frontera del modelo hidráulico
HEC-RAS no afectando las simulaciones.
Fecha de la creciente máxima que se tenga noticia octubre de 2007 (Frente frío
estacionario No.4 y presencia de la tormenta tropical Huracán Noel).
Gasto máximo observado en campo
(QMOC) S/D corriente
perenne m³/s.
Velocidad máxima del agua en el cruce S/D corriente
perenne m/s.
OBSERVACIONES: (fuentes de información, confiabilidad, etc.)
La información de datos hidrológicos es confiable y los modelos lluvia escurrimiento
aplicados son confiables, el levantamiento topográfico se realizó con elevaciones y
coordenadas UTM, mientras que la cuenca se analizó con Sistemas de Información
Geográfica (SIG).
1.4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se debe adoptar como gasto de diseño (QDI) 590.61 m³/s.
El puente tiene una longitud de 40.0 ml, ubicado sobre el camino Buena Vista, tramo 0+000 al
3+300, en el municipio de Amatán, Chiapas”
El espacio libre vertical entre el NADI y el techo inferior de la superestructura, debe ser de
2.5 m.
Obras auxiliares propuestas para protección, encauzamiento, etc. Ninguna.
5
2. HIDROLOGÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO
2.1.- Ajuste de los datos de lluvias de 24 horas a un modelo de probabilidades
2.1.1 Ajuste con datos de lluvias máximas de 24 horas de la estación Finca Escalón,
Amatán.
Para determinar las lluvias con un cierto periodo de retorno (Tr), para obtener los tirantes
máximos alcanzados en el arroyo El Escaloncito se emplearon los registros pluviométricos
de la estación (007186) Finca Escalón, Amatán, localizada en las coordenadas longitud 92o
49’ 56.8” y latitud 17o 21’ 0.0”, es la estación más cercana a la obra y se encuentra a una
distancia en línea recta de 0.513 km.
Los registros pluviométricos para 24 horas se obtuvieron del banco de datos ERIC III
(Extractor rápido de información climatológica, IMTA, 2009). Los datos de lluvias máximas
anuales de la estación Finca Escalón, Amatán, tiene una longitud de registro de 20 años
comprendidos entre 1947 a 1983, como se observa en la tabla 1.
Tabla 1.- Registros de lluvias máximas anuales en 24 horas
No. Año hp (mm) No. Año hp (mm) 1 1947 95 11 1961 200
2 1949 92 12 1962 140.5
3 1950 126.8 13 1963 89
4 1951 311 14 1968 156.5
5 1952 226.5 15 1970 202
6 1953 273 16 1973 322
7 1954 273.5 17 1974 321
8 1955 287.5 18 1975 184.5
9 1956 127.8 19 1978 76
10 1960 147.5 20 1983 151
Con el registro de lluvias máximas anuales de 24 h, tabla 1, se realizó un análisis estadístico
empleando los modelos probabilísticos Normal, Lognormal, Gumbel, Exponencial, Gamma
y Doble Gumbel, con el paquete AX. EXE (Jiménez, 1997).
A continuación en la tabla 2 se presenta un resumen de los errores estándar proporcionados
por el software, el cual nos indica el mejor ajuste.
6
Tabla 2.- Resumen de errores estándar para lluvias máximas de 24 horas
Función Momentos Máxima Verosimilitud
2 parámetros 3 parámetros 2 parámetros 3 parámetros Normal 20.913 -------- 20.913 -------
Lognormal 24.887 20.343 23.427 23.377
Gumbel 22.856 -------- 22.222 -------
Exponencial 30.662 -------- 84.247 -------
Gamma 21.049 20.217 21.104 25.849
Doble Gumbel
Mínimo error estándar: 12.7446
Calculado por la función: Doble Gumbel
De acuerdo al resumen de errores presentados en la tabla 2 la función que mejor se ajusta al
registro de datos de lluvias en 24 horas es la función Doble Gumbel con el mínimo error
estándar de 12.7446.
Una vez que se determinó que la función Doble Gumbel es la función que mejor se ajusta a
las muestras de datos de campo de 24h, el programa AX ajusta la función y presenta sus
resultados, en la figura 1, se observa la función ajustada y en la tabla 3 los resultados
obtenidos para diferentes periodos de retorno (Tr) extrapolados.
Figura 1.- Función Doble Gumbel ajustada a la muestra de datos de 24 horas
Estación climatológica 7186 Finca Escalón, Amatán
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7
Z=ln(ln(Tr/(Tr-1)))
Alt
ura
de p
recip
ita
ció
n,
en
mm
Datos de campo
Curva ajustada
Tr= 100 años
7
Tabla 3.- Resultados de precipitaciones obtenidos del ajuste con la función Doble Gumbel
Tr
(años)
Alturas de
precipitación
hp (mm) para 24
horas
2 175.6
5 298.85
10 316.06
20 329.33
50 350
100 373.37
200 405.79
500 453.51
1000 489.96
2.2.- Selección del periodo de retorno para determinar tirantes en el arroyo El
Escaloncito.
La selección del periodo de retorno para determinar los tirantes máximos alcanzados en el
arroyo en estudio se realiza de acuerdo a los lineamientos de la reglamentación existente.
En este caso en la tabla 4 se presenta la recomendación para periodos de retorno para la
estimación de gastos máximos de diseño de la Norma Hidrológica del periodo de retorno de
las crecientes de diseño, emitido por la Comisión Nacional del Agua en 1996 (Campos,
2007), en el caso arroyos de agua que cruzan poblaciones medianas corresponde al punto 2.1
b) periodos de retorno de 50 a 100 años.
Tabla 4. Recomendación de períodos de retorno para la estimación del gasto máximo de
diseño en las obras hidráulicas
2 ESTRUCTURAS DE CRUCE Tr (años)
2.1
2.2
2.3
2.4
Puentes carreteros en:
a)Caminos locales que comunican poblados pequeños ……………
b)Caminos regionales que comunican poblados medianos ………..
c)Carreteras que comunican poblados grandes (ciudades) ………..
Puentes ferrocarrileros en:
a) Vías locales aisladas (desvíos) …………………………………….
b) Vías secundarias regionales ……………………………………..
c) Vías primarias del país ……………………………………………
Puentes canales o tuberías de conducción de agua:
a) Para riego área menor de 1,000 Ha ……………………………….
b) Para riego área de 1,000 a 10,000 Ha …………………………….
c) Para riego área mayor de 10,000 Ha ……………………………...
d) Abastecimiento industrial …………………………………………...
e) Abastecimiento de agua potable …………………………………..
Puentes para tuberías de petróleo y gas:
a) Abastecimiento secundario local …………………………………..
b) Abastecimiento regional ……………………………………………. c) Abastecimiento primario …………………………………………….
25-50
50-100
500-1000
50-100
100-500
500-1000
10-25
25-50
50-100
50-100
100-500
25-50
50-100 100-500
8
2.3.- Transformación de la precipitación en gasto.
Para transformar las precipitaciones (tabla 3) en escurrimiento se utilizaron los modelos
lluvia-escurrimiento de Chow, Hidrograma Unitario Triangular (Aparicio, 1994), TR-55
(Campos, 2010). A continuación se describen los métodos.
2.3.1.- El método de Chow
Se determina mediante la formula:
Zd
APQ
e
e278.0
Donde
Pe es la lluvia en exceso del intervalo, en mm.
de es la duración en exceso de la lluvia en horas
Z=d/Tr es el factor de reducción
A es el área de la cuenca, en km2
Este método se aplica para cuencas en las cuales no se cuenta con información, menores a
24.3 km2, por lo tanto el procedimiento conveniente para evaluar Pe a partir de la lluvia
máxima de diseño con el método de los números de escurrimiento del SCS (Aparicio, 1994).
El factor de reducción de pico Z se calcula, según Chow, como una función del tiempo de
retraso y la altura de lluvia en exceso como se muestra en la ecuación siguiente:
324 /2785835.0/09239033.0/7623037.010046411.91 RRR TdTdTdEZ
RTdZZ /08334881.01
El tiempo de retraso se calcula según Chow
64.0
005.0
S
LTR
donde
L es la longitud del cauce principal, en metros
S es la pendiente del cauce, en %
Tr es el tiempo de retraso en horas
9
2.3.2.- El método del Hidrograma Unitario Triangular
Se determina mediante la formula:
p
e
T
APQ 208.0
Donde
Q gasto pico, en m3/s
Pe lluvia en exceso del intervalo, en mm.
A área de la cuenca, en km2.
Tp tiempo pico, en hr.
En el método del HUT se utiliza la altura de precipitación en exceso calculada por el método
SCS y el tiempo pico calculado con la siguiente fórmula
ccp ttT 6.0 donde
64.0
005.0
S
LTR
TR es el tiempo de retorno, en horas, L es la longitud del cauce principal en metros y S su
pendiente en %.
2.3.3.- Modelo del NRCS TR-55
El Natural Resources Conservation Service (NRCS) propuso este modelo en 1986, es un
método para estimar el gasto máximo de cuencas pequeñas y medianas, que utiliza las
alturas de precipitación de 24 horas de duración y el número de escurrimientos N.
El SCS utiliza tres modelos de distribución de la lluvia. El modelo tipo IA conduce a las
tormentas menos intensas y por el contrario la tipo II. Los modelos II y III son muy
similares. Los tipos I y IA son característicos de los climas marítimos del Pacífico con
inviernos húmedos y veranos secos. La tipo II caracteriza la lluvia de los Estados Unidos
continental, con excepción de la costa del golfo de México, Sur de Florida y Costa Atlántica
donde es aplicable la tipo III con predominio de tormentas tropicales que generan
precipitaciones máximas en 24 horas. Entonces la tormenta tipo III es aplicable a la costa del
golfo de México y al sureste mexicano (Campos, 2010).
El gasto pico según el método TR-55 se determina con la expresión:
AFpPquQ e ***
Donde
qu= gasto pico unitario en m3/s por un cm de lluvia en exceso en km2 de área de cuenca.
10
Pe= precipitación en exceso en centímetros correspondiente a lluvia de 24 horas de duración
y periodo de retorno de diseño, corregida por tamaño de cuenca.
Fp= factor de ajuste por estanques y pantanos en la cuenca. Según el porcentaje de
estanques y pantanos de la cuenca toma los valores siguientes 0%-1, 0.2%-0.97, 1%-0.87,
3%-0.75 y 5%-0.72.
A= área de cuenca en km2.
2.4 Cálculo de parámetros
Los parámetros para calcular los modelos lluvia escurrimiento se determinaron de los
vectores de la carta topográfica INEGI E15D31 escala 1:50,000. En la figura 2 se muestran
las dos subcuencas a las cuales se les determinó la longitud del cauce principal, pendiente
área y tiempo de concentración, obteniendo los siguientes resultados, tabla 5:
Tabla 5.- Parámetros de la cuenca No. de
cuenca Río Área (km
2) Long. de cauce (m) Pendiente
Tiempo de
concentración (hr)
1 Amatán 96.12 23,495.41 0.01249 4.08
2 El escaloncito 24.13 8,672.73 0.2020 0.648
Figura 2.- Cuenca del arroyo El escaloncito y del río Amatán
Estructura del puente
Cuenca río Amatán
Cuenca arroyo El
Escaloncito
11
Para aplicar los tres modelos lluvia escurrimiento se determinó el tipo de uso de suelo de las
subcuencas del arroyo El Escaloncito y el río Amatán de la carta de vegetación 2006
calculada por INEGI a escala 1:250,000. En la figura 3 y tabla 6 se muestran los resultados.
Figura 3.- Usos de suelo de la cuenca del arroyo El Escaloncito y el río Amatán
Tabla 6.- Tipos de uso de suelo y su valor correspondiente de N de la curva de
escurrimiento, se considero un suelo tipo A (Campos, 2010) SUBCUENCA DEL RÍO AMATÁN
Uso de suelo Área (km2) N
Zona agrícola abierta, pastizal y vegetación secundaria 30.47 39
Asentamiento humano de baja densidad 1.01 59
Selva alta perennifolia perturbada 41.14 56
Selva alta perennifolia conservada 22.31 26
Cuerpo de agua 1.19 80
ÁREA TOTAL Y N PONDERADA = 96.12 44
SUBCUENCA DEL ARROYO EL ESCALONCITO
Uso de suelo Área (km2) N
Zona agrícola abierta, pastizal y vegetación secundaria 11.23 39
Asentamiento humano de baja densidad 1.61 59
Bosque mesófilo de montaña 6.40 56
Selva alta perennifolia perturbada 4.89 26
ÁREA TOTAL Y N PONDERADA = 24.13 42
12
2.5- Resultados hidrológicos
Aplicados los cuatro modelos lluvia escurrimiento y con los parámetros de las cuencas se
obtuvieron los siguientes resultados de los gastos de diseño para diferentes periodos de
retorno, tabla 7.
Tabla 7.- Gastos (m3/s) de diseño para los tres modelos lluvia escurrimiento
GASTOS DE LA SUBCUENCA DEL RÍO AMATÁN
Tr(años) CHOW HUT TR-55
2 45.69 126.82 114.90
5 158.58 440.16 502.66
10 177.27 492.04 569.75
20 192.04 533.04 623.04
50 215.63 598.51 708.50
100 243.06 674.65 808.38
200 282.31 783.59 951.97
500 342.23 949.93 1172.33
1000 389.46 1081.03 1346.68
GASTOS DE LA SUBCUENCA DEL ARROYO EL
ESCALONCITO
Tr(años) CHOW HUT TR-55
2 43.74 102.39 60.02
5 161.98 379.19 313.16
10 181.88 425.76 357.30
20 197.64 462.66 392.29
50 222.87 521.72 448.26
100 252.30 590.61 513.44
200 294.53 689.48 606.70
500 359.26 841.00 748.90
1000 410.45 960.83 860.71
En el anexo A se muestran los cálculos hidrológicos.
3.- HIDRÁULICA
3.1.- Aplicación del programa para transitar avenidas HEC-RAS V. 4.1.0
El estudio hidráulico del arroyo, se realizó con el programa HEC-RAS versión 4.1.0,
(creado por el Centro de Ingeniería Hidrológica del Cuerpo de Ingenieros de los E.U.), con
el cual se determinaron los tirantes para los periodos de retorno 2, 5, 10, 20, 50, 100 , 200,
500 y 1000 años como se indica en la tabla 4 sobre las recomendaciones de períodos de
retorno para la estimación del gasto máximo de diseño en las obras hidráulicas (emitida por
CONAGUA). Para la simulación del tramo se consideró un coeficiente de rugosidad de
Manning de 0.040 (Sotelo, 2002) correspondiente a corrientes de montaña, sin vegetación en
el cauce, bordos muy inclinados, árboles y arbustos a lo largo de las márgenes, que quedan
sumergidos durante las inundaciones, donde el fondo es de grava, boleo y cantos rodados,
como se observa en la fotografía 1.
13
Fotografía 1.- Tramo de arroyo donde que muestra el fondo y las márgenes
del cauce
Los gastos utilizados para simular en régimen permanente son los máximos obtenidos, en
este caso corresponden al del método del Hidrograma Unitario Triangular para la cuenca del
arroyo Escaloncito y el método TR-55 para la cuenca del río Amatán, presentados en la tabla
7.
3.2.- Resultados de las simulaciones para diferentes periodos de retorno
En la figura 7 se presenta el NAME para el periodo de retorno de 100 años en la sección
donde se construirá el puente Buena Vista de 40 ml, sobre el buena vista, tramo 0+000 al
3+300, en el municipio de Amatán, Chiapas.
14
0 100 200 300 400 500 600 700290
292
294
296
298
300
302
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 21/11/2011 0+000 SECCION PUENTE
Station (m)
Ele
vatio
n (
m)
Legend
EG TR=100
WS TR=100
Crit TR=100
Ground
Levee
Bank Sta
.04
Figura 7.- Sección del puente Buena Vista de 40 ml correspondiente al periodo de retorno de
100 años
Tabla 8.- Parámetros hidráulicos para el periodo de retorno de 100 años de la sección 0+000
donde se construirá el puente Buena Vista.
PARÁMETROS HIDRÁULICOS PARA UN TR DE 100 AÑOS
Seccións Tirante Velocidad Área Hidráulica Ancho de la sup. Libre Núm. de Froude
(m) (m/s) (m) (m) adimensional
Puente 4.68 3.7 159.6 49.5 0.65
Perfil del arroyo donde se construirá puente Buena Vista de 40 ml para periodo de retorno
de 100 años.
En la figura 8 se muestra los perfiles (color azul) para el periodo de retorno de 100 años, así
como el tirante crítico del perfil (en color rojo).
15
0 200 400 600 800 1000275
280
285
290
295
300
305
310
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 21/11/2011
Main Channel Dis tance (m)
Ele
vatio
n (
m)
Legend
EG TR=100
WS TR=100
Crit TR=100
Ground
LOB
ROB
Left Levee
Right Levee
Escaloncito PteEscaloncito
Figura 8.- Perfiles del arroyo El Escaloncito donde se construirá el puente Buena Vista para
el periodo de retorno de 100 años
45 41
38 35
31 27
23 19
14
9
6
3
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 21/11/2011
Legend
WS TR=100
Ground
Bank Sta
Levee
Figura 9.- Arroyo El Escaloncito entre los cadenamientos 0+000 y 1+000
Arroyo “s/n”
16
4.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL
El estudio de mecánica de suelos SPM-1, SPM-2 y SPM-3 (LABORATORIO E
INGENIERÍA, S. A. DE C.V., 2011) para el puente Buena Vista, determinó que la
estratigrafía de la sección donde se construirá la estructura, consiste de estratos de arena,
grava, boleos de caliza y limos. Por lo tanto se calculará la socavación general de la sección
con los siguientes métodos:
4.1.- Método de Maza-Álvarez y Echeverría-Alfaro
Estos autores en 1973 determinaron un método (Grajales, 2003) para calcular la socavación
general de manera semejante a la de Lischtvan-Levediev, la fórmula es:
784.0
157.0
365.0
B
Q
h
h
dh d
m
o
m
s
Aplicable a 0.0001 m dm 0.0064 m
Donde:
hs = Tirante que alcanza el fondo ya socavado, en m
dm = Diámetro medio de las partículas, en m
ho = Tirante del agua, en m
hm = Tirante o profundidad media, en m, B
Ahm , A es el área hidráulica, en m
2.
Qd = Gasto de diseño, en m3/s
B = Ancho de la superficie libre, en m
4.2.- Método de Cruickshank-Maza-Álvarez
Los autores en 1973 propusieron para calcular la socavación la siguiente ecuación (Grajales,
2003):
178.1
1
912.1
84
912.0
456.0634.0
84
634.1
58.7
cm
o
e
ds
a
gD
h
h
B
Qh
Si se cuenta con caudales unitarios, la fórmula para valuar la erosión de avenidas es:
178.1
1
912.1
84
912.0
456.0634.0
84
58.7
c
rsa
gDqh
17
El coeficiente ca fue obtenido a partir de los resultados del método de Lischtvan y
Levediev, utilizando los datos del río Paraná y el arroyo Leyes de Argentina, dentro del
rango de las arenas finas y medias y verificados conlos datos del río Magdalena en
Colombia y Mississppi en EUA,
33.204.33
exp2
84
7
84
8
153.0
84
19.0
D
ELnDE
D
qLna r
c
Las ecuaciones anteriores pueden ser utilizadas dentro de los límites,
mDm 50.00001.0 84 y smqsm r
22 705
Donde:
hs = Tirante que alcanza el fondo ya socavado, en m
Qd = Gasto de diseño, en m3/s
Be = Ancho efectivo de la superficie libre, en m
ho = Tirante del agua, en m
hm = Tirante o profundidad media, en m, B
Ahm , A es el área hidráulica, en m
2
84D = Diámetro de la muestra tal que el 84 % en peso es menor o igual que ese tamaño
g = Aceleración de la gravedad, m/s2
= Densidad relativa de las partículas dentro del agua,
s , adimensional
s , = Peso volumétrico del agua y las partículas de la muestra, en kg/m3
84 = Velocidad de caída de las partículas naturales, en m/s
4.3.- Método a partir de la ecuación de Manning
Esta fórmula tiene la ventaja de tomar en cuenta otras pérdidas hidráulicas adicionales en su
coeficiente de rugosidad n, y no únicamente las pérdidas asociadas a la fricción del fondo y
laderas. La fórmula es:
76
84
5.035
mm
o
e
ds
a
ng
h
h
B
Qh
El coeficiente ma se define como:
2
84
7
84
8
315.0
84
18.0 42.14.187.0exp
D
ELnDE
D
nqLna r
m
Donde:
hs = Tirante que alcanza el fondo ya socavado, en m
Qd = Gasto de diseño, en m3/s
18
Be = Ancho efectivo de la superficie libre, en m
ho = Tirante del agua, en m
hm = Tirante o profundidad media, en m, B
Ahm , A es el área hidráulica, en m
2
n = Coeficiente de rugosidad de Manning, adimensional
g = Aceleración de la gravedad, m/s2
84D = Diámetro de la muestra tal que el 84 % en peso es menor o igual que ese tamaño
84 = Velocidad de caída de las partículas naturales, en m/s
Las ecuaciones anteriores pueden ser utilizadas dentro de los límites,
mDm 50.00001.0 84 y smqsm r
22 705
4.4.- Primer método de Maza-Grajales
Maza-Grajales en 2003 propusieron la siguiente fórmula (primer método):
161.0
84
72.0
387.0
054.067.2
D
q
ghs
Donde:
hs = Tirante que alcanza el fondo ya socavado, en m
= Viscosidad cinemática del agua , en m2/s
= Densidad relativa de las partículas dentro del agua,
s , adimensional
g = Aceleración de la gravedad, m/s2
84D = Diámetro de la muestra tal que el 84 % en peso es menor o igual que ese tamaño
q = Gasto unitario, en m3/s m
Los rangos de aplicación para arenas y gravas
mDm 50.00001.0 84
smq 25
Para arenas gravas y cantos pequeños
mDm 1.00001.0 84
smq 210
Para arenas gravas cantos y boleos
mDm 10001.0 84
smq 220
19
4.5.- Segundo método de Maza-Grajales
Maza-Grajales en 2003 propusieron la siguiente fórmula (segundo método):
18.0
84
32
393.0
12.07.6
D
q
ghs
Donde:
hs = Tirante que alcanza el fondo ya socavado, en m
= Viscosidad cinemática del agua , en m2/s
= Densidad relativa de las partículas dentro del agua,
s , adimensional
g = Aceleración de la gravedad, m/s2
84D = Diámetro de la muestra tal que el 84 % en peso es menor o igual que ese tamaño
q = Gasto unitario, en m3/s m
Los rangos de aplicación son
mDm 0.10001.0 84
smq 210
Para arenas gravas y cantos pequeños
mDm 1.00001.0 84
smq 210
Para arenas gravas cantos y boleos
mDm 10001.0 84
smq 220
4.6.- Método de Lischtvan- Levediev
Este método fue propuesto en 1959, para calcular la socavación general (Rodríguez, 2010),
la fórmula es:
z
m
os
d
hh
1
1
28.0
35
68.0
Aplicable a 0.00005 m dm 1.0 m
Donde:
20
hs = Tirante que alcanza el fondo ya socavado, en m
dm = Diámetro medio de las partículas, en m
ho = Tirante del agua, en m
m = Peso específico de la muestra, en g/cm3
m 51.154.0 Coeficiente de corrección por peso específico de la mezcla
=0.0973log(Tr)+0.79 Coeficiente por período de retorno
= Coeficiente de contracción
35
md BhQ Coeficiente de la creciente
2log00891.0log041.0394.0 mm ddz
4.7.- Resultados de los métodos para obtener la socavación general
Es frecuente en los sondeos realizados con los estudios geotécnicos descubrir dos o más
estratos formados de distintos materiales, entonces se dice que la distribución del material
del fondo del cauce es heterogénea, en estos casos la profundidad de erosión se puede
obtener analíticamente por tanteos (Grajales, 2003), como se llevo a cabo en este caso.
La socavación general de la sección se realizó con los tress sondeos SPM-l, SPM-2 y SPM-3
realizado en los estudios geotécnicos (LABORATORIO E INGENIERÍA, S. A. DE C.V.,
2011). Los datos de las secciones se obtuvieron con los estudios topográficos realizados
(ALTA PROYECCIÓN S.A. DE C.V., 2011). En la tabla 9 se presentan los resultados.
Tabla 9.- Socavación general obtenida con los métodos propuestos en el índice SECCIÓN MÉTODOS PROPUESTOS ENEL ÍNDICE
Estaciones Elevación
T.N. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
x y (m) (m) (m) (m) (m) (m)
0.00 297.54 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
2.90 297.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
12.90 296.36 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
19.90 293.68 1.22 0.77 0.72 4.52 4.12 0.06
20.90 291.73 3.11 2.72 2.71 2.57 2.17 0.89
22.90 291.22 3.60 3.30 3.32 2.06 1.66 1.19
25.43 291.00 3.82 3.56 3.59 1.84 1.44 1.32
27.43 290.70 4.11 3.92 3.97 1.54 1.14 1.51
32.90 290.48 4.32 4.18 4.25 1.32 0.92 1.65
40.54 290.35 4.44 4.34 4.42 1.19 0.79 1.74
52.90 290.26 4.53 4.45 4.53 1.10 0.70 1.80
53.44 290.58 4.22 4.06 4.12 1.42 1.02 1.59
53.64 290.70 4.11 3.92 3.97 1.54 1.14 1.51
55.43 293.68 1.22 0.77 0.72 4.52 4.12 0.06
62.90 294.59 0.34 0.12 0.09 0.00 0.00 0.00
72.90 295.89 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
En el anexo A se presentan las figuras de cada uno de los métodos calculados.
21
5.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN LOCAL EN ESTRIBOS
5.1.- Método de Liu y Alia
La ecuación utilizada en este método es el resultado del análisis dimensional y estudios de
laboratorio, en condiciones de transporte continuo de sedimentos:
33.0
4.0
0
0 15.2 FrY
bYDs
Donde:
Ds = Tirante de socavación de equilibrio, medido a partir de la superficie libre del agua, en
m
ds = Tirante de socavación, medido a partir del nivel del lecho del fondo, en m
Y0 = Tirante del agua, en m
Fr = Número de fraude del flujo, adimensional
V0 = Velocidad media del flujo aguas arriba, en m/s b = Ancho del estribo, en m
5.2.- Método de Artamanov
Este método permite calcular no sólo la profundidad de socavación al pie de estribos sino
además al pie de espigones.
La fórmula calcula el tirante del agua incluyendo la profundidad de socavación al pie de un
estribo.
0HPPPD Rqs
Donde
Ds = Tirante de socavación de equilibrio, medido a partir de la superficie libre del agua, en
m
qP = Coeficiente que depende de la relación Q1/Q, con Q1, gasto que teóricamente pasaría
por el lugar ocupado por el estribo si éste no existiera, y Q, el gasto total que escurre por el
río (cuadro 2.16, Rodríguez, 2010)
Para su determinación, puede utilizarse la siguiente expresión:
2
11 0238.455238.64675.1
Q
Q
Q
QPq
P = Coeficiente que depende del eje del puente con la dirección del flujo (cuadro 2.16,
Rodríguez, 2010)
22
RP = Coeficiente que depende del talud de los espigones (cuadro 2.16, Rodríguez, 2010)
0H = Tirante de agua en el sitio junto al estribo, en m
5.3.- Método de Froehlich
Froehlich analizó y midió la socavación por agua clara para 170 casos de lecho activo en canales
de laboratorio y mediante un análisis de regresión, esta ecuación es utilizada por el HEC-RAS,
obtuvo la siguiente expresión:
1'
27.2 61.0
4.0
21
Fr
y
aKK
y
y
aa
s
ys = Profundidad de socavación, en m
ya = Tirante medio del flujo en la planicie de inundación, en m
K1 = factor de corrección por forma del estribo (cuadro 2.17, Rodríguez, 2010)
K2 = Factor de corrección por el ángulo de llegada del flujo contra el talud del estribo
a’= Longitud del estribo perpendicular al flujo, en m
Fr = Número de Froude del flujo aguas arriba del estribo
5.4.- Método de Hire
Esta ecuación fue obtenida a partir de los datos de campo de socavaciones medidas sobre la
punta de espigones en el río Mississipi y también es utilizada por el HEC-RAS para socavación
local.
33.0
12
4.0
11
55.04 FrK
Kyys
Donde
ys = Profundidad de socavación, en pies
y1 = Tirante del agua en el talud del estribo en el cauce principal, en m
K1 = factor de corrección por el perfil del estribo (cuadro 2.17, Rodríguez, 2010)
K2 = Factor de corrección por el ángulo de llegada del flujo contra el talud del estribo
Fr = Número de Froude del flujo aguas arriba del estribo
23
5.5.- Resultados de los métodos para obtener la socavación local
La socavación local de un puente con estribos verticales se realizó con los datos de las
secciones se obtuvieron con los estudios topográficos realizados (ALTA PROYECCIÓN
S.A. DE C.V., 2011). Los datos hidráulicos se obtuvieron de los estudios hidrológicos. En la
tabla 10 se presentan los resultados.
Tabla 10.- Resultados de la socavación local al pie de estribos
Método Socavación local al pie del estribo
(m)
5.1.- Método de Liu y Alia 6.259
5.2.- Método de Artamanov 2.188
5.3.- Método de Froelhlich 6.681
5.4.- Método de Hire 5.732
24
6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se realizó un análisis hidrológico e hidráulico en el tramo donde se construirá el puente Buena
Vista de 40 ml, sobre el Buena Vista, tramo 0+000 al 3+300, en el municipio de Amatán,
Chiapas.
En la cuenca se obtuvieron las precipitaciones de 20 años de registro de la estación
climatológica (007186) Finca Escalón, Amatán, localizada en las coordenadas longitud 92o
49’ 56.8” y latitud 17o 21’ 0.0”, es la estación más cercana a la obra y se encuentra a una
distancia en línea recta de 0.513 km, ajustando los datos máximos anuales en 24 horas a
diferentes funciones de distribución de probabilidades, la que resultó con el mejor ajuste fue la
función Doble Gumbel, las precipitaciones de diseño fueron determinadas para diferentes
periodos de retorno 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años. Posteriormente se obtuvieron
los gastos de diseño con tres modelos lluvia escurrimiento, el método de Chow, el Hidrograma
Unitario Triangular, el modelo TR-55. Las características geomorfológicas de la cuenca, como;
el área, longitud y pendiente se calcularon con el plano INEGI digitalizados 1:50,000, E15D31.
Una vez obtenidos los gastos de diseño según la Norma Hidrológica del periodo de retorno de
las crecientes de diseño emitido por la Comisión Nacional del Agua y con las secciones
topográficas se utilizó el programa HEC-RAS versión 4.1.0 en régimen permanente, con el cual
se obtuvieron los tirantes de agua alcanzados (NAME) para los gastos con Tr= 2, 5, 10, 20, 50,
100, 200, 500 y 1000 años. Los gastos de diseño con los cuales se simuló fueron los obtenidos
con el Hidrograma Unitario Triangular, ya que es el que presenta los gastos mayores,
proporcionando seguridad en el diseño de la estructura.
Se observa que los tirantes para un periodo de retorno de 100 años (NAME) no
sobrepasan el nivel de la margen izquierda y derecha es decir, no se desborda la sección
donde se construirá la estructura. El NAME para un periodo de retornote 100 años se
encuentra a 293.68 m.
Los estribos o pilas del puente no deben reducir la sección del cauce. El tipo de régimen de
flujo es subcrítico en la sección del puente con velocidades de 3.7 m/s.
El galibo es de 1.0 m y la cota de la rasante se ubica en 298.50 msnm.
De acuerdo a los estudios geotécnicos realizados in situ, en el SPM-1, SPM-2 y SPM-3 se
encontró que la estratigrafía corresponde a estratos de arena, grava, boleos de caliza y limos
de profundidades variables, con mayor proporción de finos, pero para proporcionar un factor
de seguridad en el diseño, se aplicaron métodos para cauces con fondo constituidos por
materiales no cohesivos, para conocer la socavación general. En la tabla 9 del capítulo 4.7.-
se presentan los resultados de la socavación general de la sección donde se ubicara la
estructura y en la tabla 10 del subcapítulo 5.5.-se presentan los resultados de la socavación
local en estribos aplicando los seis métodos propuestos. Para determinar la profundidad de
erosión total que ocurriría en la sección del cauce cuando el puente estuviera construido,
se suma la erosión general más la local, por lo tanto se recomienda sumar la profundidad
de erosión máxima de cada tipo de erosión, es decir, para la socavación general 1.80 m
(4.6.- Método de Lischtvan-Levedievo) y para la socavación local una profundidad de
2.188 m (523.- Método de Artamanov), siendo la socavación total 3.988 m, se recomienda
cimentar a la profundidad de 8.00 m.
25
BIBLIOGRAFÍA
ALTA PROYECCIÓN S.A. DE C.V., “Estudios topográficos”, 2011
Aparicio Mijares F. J.,“Fundamentos de hidrología de superficie”, Editorial Limusa, 1994.
Breña Puyol, A. F., “Manual de hidrología urbana”, Universidad Autónoma Metropolitana,
2003.
Campos Aranda, D. F., “Estimación y aprovechamiento del escurrimiento”, Universidad
Autónoma de san Luis Potosí, 2007.
Campos Aranda, D. F., “Introducción la hidrología Urbana” Universidad Autónoma de
San Luis Potosí, 2010.
“Evaluating Scour at Bridges” HEC-18. Third Edition, November 1995.
“Extractor Rápido de Información Climatológica, ERIC III Vol. 2”, Instituto Mexicano de
Tecnología del Agua, IMTA. 2008.
Grajales López, J.A., “Estudio sobre la erosión de avenidas en cauces arenosos”, (2003) Tesis
de Maestría presentada en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
Guía técnica para realizar el levantamiento topográfico, estudio hidrológico e hidráulico,
análisis de socavación para obras de cruces en cauces naturales. Organismo de Cuenca
Frontera Sur, Dirección Técnica. Jefatura de Proyectos de aguas superficiales e ingeniería de
ríos, 2011.
Fuentes Mariles, O. A. “Estudio hidrológico para obras de protección” Capitulo 3 del
manual de Ingeniería de ríos, Series Instituto de Ingeniería de la UNAM, 1999.
Guichard Romero, D. R. “Regionalización de lluvias y escurrimientos en la cuenca del Alto
Grijalva” (1998) Tesis de Maestría presentada en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
Jiménez Espinosa, M., “Programa AX.EXE “, CENAPRED, Facultad de Ingeniería de la
UNAM, 1997.
LABORATORIO E INGENIERÍA, S. A. DE C.V “Estudios geotécnicos “, 2011
Les Hamill, “Bridge Hydraulics”, E & FN SPON, 1999
Martín Vide, J. P., “Ingeniería de ríos”, Universidad Politécnica de Cataluña, Alfaomega
Editores. 2005.
Maza Álvarez, J. A., “Erosión en ríos” Manual de Ingeniería de ríos Capitulo 13, CONAGUA,
1996.
Normativa para la infraestructura del transporte.- N-PRY-CAR-1-06-001; N-PRY-
CAR-1-06-002; N-PRY-CAR-1-06-003; N-PRY-CAR-1-06-004; N-PRY-CAR-1-06-005;
N-PRY-CAR-1-06-006; M-PRY-CAR-1-06-003; M-PRY-CAR-1-06-004; M-PRY-CAR-1-
06-005; Secretaría de Comunicaciones Transportes.
26
Rodríguez Díaz, H. A., “Hidráulica Fluvial, Fundamentos y Aplicaciones SOCAVACIÓN”
Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería, Enero 2010.
Sotelo Ávila, G.,“Hidráulica de canales”, Facultad de Ingeniería de la UNAM, 2002.
Springal Galindo, R. “Hidrología, primera parte” Series Instituto de Ingeniería UNAM. D-7,
1970.
Ven Te Chow ,“Hidrología aplicada” Editorial Mac Graw Hill, 2000.
Yang, C. T, “Erosion and Sedimentation Manual” U.S. Department of the Interior Bureau of
Reclamation, Sedimentation and River Hydraulics Group, Denver Colorado, November 2006.
27
ANEXO A.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS, HIDRÁULICOS Y DE SOCAVACIÓN
GENERAL Y LOCAL.
A.1.1.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA LA SUBCUENCA DEL RÍO AMATÁN
Área de cuenca A = 96.12 km2
Número de escurrimiento N = 44 adimensional
Longitud del cauce L= 23495.4069 m
Pendiente del cauce S= 0.012487257 adimencional
Tiempo de concentración Tc = 4.078 hr
Tiempo de retraso Tr= 2.45 hr
Duraciòn en exceso de= 4.04 hr
Tiempo pico Tp = 4.47 hr
Tiempo base Tb= 11.92 hr
2 175.60 28.35 0.16 126.82
5 298.85 98.39 0.33 440.16
10 316.06 109.98 0.35 492.04
20 329.33 119.15 0.36 533.04
50 350.00 133.78 0.38 598.51
100 373.37 150.80 0.40 674.65
200 405.79 175.15 0.43 783.59
500 453.51 212.33 0.47 949.93
1000 489.96 241.64 0.49 1081.03
METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR
Ce Qmax HUTPrecipitacionTr P máx efectiva (mm)
Área de cuenca A = 96.12 km2
Número de escurrimiento N = 44 adimensional
Longitud del cauce L= 23495.4069 m
Pendiente del cauce S= 0.0125 adimensional
Tiempo de concentración Tc = 4.08 hr
Tiempo de retraso Tr= 12.75 hr
Duraciòn en exceso de= 4.04 hr
Tiempo pico Tp = 14.77 hr
Tiempo base Tb= 39.44 hr
de/tr = 0.32 adimensional
Z1 = 0.2428
Z= 0.24
2 175.60 28.35 0.16 45.69
5 298.85 98.39 0.33 158.58
10 316.06 109.98 0.35 177.27
20 329.33 119.15 0.36 192.04
50 350.00 133.78 0.38 215.63
100 373.37 150.80 0.40 243.06
200 405.79 175.15 0.43 282.31
500 453.51 212.33 0.47 342.23
1000 489.96 241.64 0.49 389.46
METODO DE CHOW
Ce Qmax PrecipitacionTr P máx efectiva (mm)
28
MÉTODO TR-55
Área de cuenca 96.115 km2
Longitud del cauce 23495.41 m
Pendiente del cauce 0.0125 adimensional
Número de escurrimiento 44.00 adimensional
Tiempo de retraso 12.88 hr
Tiempo de concentración ponderado4.0776 hr
Duración en exceso 4.04 hr
Fp= 1
Tr Precipitación S (mm) Ia (mm) FRA Pc (mm) Pe (mm) Ia/Pc c0 c1 c2 log(qu) qu Qmáx (m3/s)
2 175.60 323.27 64.65 0.9610 168.75 25.36 0.383 2.3246 -0.4753 -0.1147 -0.32658 0.47143 114.90
5 298.85 323.27 64.65 0.9610 287.20 90.74 0.225 2.4409 -0.5280 -0.1475 -0.23931 0.57635 502.66
10 316.06 323.27 64.65 0.9610 303.74 101.65 0.213 2.4464 -0.5291 -0.1499 -0.23420 0.58318 569.75
20 329.33 323.27 64.65 0.9610 316.49 110.28 0.204 2.4499 -0.5295 -0.1516 -0.23077 0.58780 623.04
50 350.00 323.27 64.65 0.9610 336.36 124.08 0.192 2.4545 -0.5299 -0.1539 -0.22614 0.59410 708.50
100 373.37 323.27 64.65 0.9610 358.81 140.15 0.180 2.4585 -0.5298 -0.1562 -0.22175 0.60013 808.38
200 405.79 323.27 64.65 0.9610 389.97 163.17 0.166 2.4628 -0.5291 -0.1589 -0.21681 0.60700 951.97
500 453.51 323.27 64.65 0.9610 435.83 198.39 0.148 2.4669 -0.5275 -0.1621 -0.21126 0.61480 1172.33
1000 489.96 323.27 64.65 0.9610 470.86 226.19 0.137 2.4691 -0.5261 -0.1641 -0.20801 0.61943 1346.68
A.1.2.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA LA SUBCUENCA DEL ARROYO EL
ESCALONCITO
Área de cuenca A = 24.13 km2
Número de escurrimiento N = 42 adimensional
Longitud del cauce L= 8672.7341 m
Pendiente del cauce S= 0.201968369 adimencional
Tiempo de concentración Tc = 0.648 hr
Tiempo de retraso Tr= 0.39 hr
Duraciòn en exceso de= 1.61 hr
Tiempo pico Tp = 1.19 hr
Tiempo base Tb= 3.19 hr
2 175.60 24.37 0.14 102.39
5 298.85 90.26 0.30 379.19
10 316.06 101.35 0.32 425.76
20 329.33 110.13 0.33 462.66
50 350.00 124.19 0.35 521.72
100 373.37 140.59 0.38 590.61
200 405.79 164.12 0.40 689.48
500 453.51 200.19 0.44 841.00
1000 489.96 228.71 0.47 960.83
METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR
Ce Qmax HUTPrecipitacionTr P máx efectiva (mm)
29
Área de cuenca A = 24.13 km2
Número de escurrimiento N = 42 adimensional
Longitud del cauce L= 8672.7341 m
Pendiente del cauce S= 0.2020 adimensional
Tiempo de concentración Tc = 0.65 hr
Tiempo de retraso Tr= 2.77 hr
Duraciòn en exceso de= 1.61 hr
Tiempo pico Tp = 3.57 hr
Tiempo base Tb= 9.53 hr
de/tr = 0.58 adimensional
Z1 = 0.4212
Z= 0.43
2 175.60 24.37 0.14 43.74
5 298.85 90.26 0.30 161.98
10 316.06 101.35 0.32 181.88
20 329.33 110.13 0.33 197.64
50 350.00 124.19 0.35 222.87
100 373.37 140.59 0.38 252.30
200 405.79 164.12 0.40 294.53
500 453.51 200.19 0.44 359.26
1000 489.96 228.71 0.47 410.45
METODO DE CHOW
Ce Qmax PrecipitacionTr P máx efectiva (mm)
MÉTODO TR-55
Área de cuenca 24.133 km2
Longitud del cauce 8672.73 m
Pendiente del cauce 0.2020 adimensional
Número de escurrimiento 42.00 adimensional
Tiempo de retraso 2.79 hr
Tiempo de concentración ponderado0.6482 hr
Duración en exceso 1.61 hr
Fp= 1
Tr Precipitación S (mm) Ia (mm) FRA Pc (mm) Pe (mm) Ia/Pc c0 c1 c2 log(qu) qu Qmáx (m3/s)
2 175.60 350.76 70.15 0.9881 173.51 23.52 0.404 2.3027 -0.4627 -0.1100 0.02421 1.05732 60.02
5 298.85 350.76 70.15 0.9881 295.29 88.01 0.238 2.4348 -0.5265 -0.1451 0.16862 1.47442 313.16
10 316.06 350.76 70.15 0.9881 312.29 98.89 0.225 2.4411 -0.5280 -0.1476 0.17528 1.49719 357.30
20 329.33 350.76 70.15 0.9881 325.41 107.51 0.216 2.4452 -0.5289 -0.1494 0.17954 1.51197 392.29
50 350.00 350.76 70.15 0.9881 345.83 121.32 0.203 2.4505 -0.5296 -0.1519 0.18500 1.53109 448.26
100 373.37 350.76 70.15 0.9881 368.92 137.43 0.190 2.4552 -0.5299 -0.1543 0.18981 1.54814 513.44
200 405.79 350.76 70.15 0.9881 400.96 160.56 0.175 2.4602 -0.5296 -0.1572 0.19474 1.56581 606.70
500 453.51 350.76 70.15 0.9881 448.11 196.03 0.157 2.4651 -0.5284 -0.1606 0.19950 1.58306 748.90
1000 489.96 350.76 70.15 0.9881 484.12 224.09 0.145 2.4676 -0.5271 -0.1628 0.20182 1.59156 860.71
30
A.2.- CÁLCULOS HIDRÁULICOS
Tabla A-1 Parámetros hidráulicos sin puente para un Tr de 100 años del tramo del arroyo “s/n”
Sección Elev. mín Elev. Sup. agua
Tirante
crítico
Línea
de
energía
Tirante Velocidad Área Anch. Sup. Libre Núm. Froude
----- m m m m m m/s m2 m -----
0+480 300.57 303.12 303.68 305.3 2.55 6.53 90.39 40 1.39
0+460 300.22 303.46 303.46 304.86 3.24 5.25 112.6 40 1
0+440 299.81 302.99 303.15 304.58 3.18 5.58 105.75 39.49 1.09
0+420 299.29 301.98 302.53 304.15 2.69 6.53 90.49 40 1.39
0+400 298.78 301.34 301.96 303.63 2.56 6.71 88.06 40 1.44
0+380 298.23 301.58 301.64 303.04 3.35 5.35 110.41 40 1.03
0+360 297.65 300.49 301.03 302.63 2.84 6.48 91.17 40 1.37
0+340 297.06 299.96 300.51 302.13 2.9 6.53 90.46 40 1.39
0+320 296.51 299.73 300.1 301.59 3.22 6.05 97.69 40 1.23
0+300 296.13 299.27 299.67 301.18 3.14 6.12 96.52 40 1.26
0+280 295.87 298.85 299.24 300.76 2.98 6.12 96.48 40 1.26
0+260 295.79 298.65 298.87 300.31 2.86 5.7 103.53 40 1.13
0+240 295.41 298.22 298.5 299.95 2.81 5.83 101.24 40 1.17
0+220 294.97 297.76 298.1 299.57 2.79 5.96 99.06 40 1.21
0+200 294.4 297 297.52 299.11 2.6 6.44 91.75 40 1.36
0+180 293.39 297.65 297.06 298.61 4.26 4.33 136.33 40 0.75
0+160 292.85 297.58 298.45 4.73 4.13 143.11 40 0.7
0+140 292.69 297.11 296.83 298.27 4.42 4.78 123.61 40 0.87
0+120 292.38 296.61 296.61 298.03 4.23 5.29 111.68 39.31 1
0+100 291.95 295.33 295.94 297.62 3.38 6.71 88.03 33.23 1.32
0+080 291.12 294.89 295.61 297.22 3.77 6.77 87.28 28.16 1.23
0+060 291.39 295.31 295.29 296.92 3.92 5.63 104.95 32.17 0.99
0+040 290.65 295.81 296.51 5.16 3.72 158.67 40 0.6
0+020 290.66 295.52 296.4 4.86 4.15 142.46 40 0.7
0+000 290.66 294.77 294.77 296.18 4.11 5.25 112.41 40 1
SECCIÓN
PUENTE 290.26 293.68 293.76 295.64 4.68 3.7 159.6 49.01 0.65
0+020 289.62 294.92 295.53 5.3 3.46 170.68 40 0.53
0+040 289.28 294.83 295.46 5.55 3.51 168.15 40 0.55
0+060 288.34 294.85 295.38 6.51 3.23 183.03 36.11 0.46
0+080 288.13 294.85 295.31 6.72 3.03 195.08 36.31 0.42
0+100 287.56 294.84 295.26 7.28 2.9 203.67 36.58 0.39
0+120 287.15 294.66 295.2 7.51 3.26 181.25 40 0.49
0+140 286.42 294.75 295.11 8.33 2.67 303.17 40 0.31
0+160 286.72 292.7 292.7 294.88 5.98 6.54 123.7 28.48 1
0+180 286.35 291.37 292.1 294.43 5.02 7.75 104.26 29.79 1.32
0+200 285.07 288.25 289.8 293.51 3.18 10.16 79.53 32.15 2.06
0+220 283.64 287.23 288.79 292.39 3.59 10.06 80.36 31.12 2
0+240 282.62 286.75 288.14 291.28 4.13 9.44 85.66 28.73 1.74
0+260 282.46 286.6 287.66 290.24 4.14 8.45 95.62 35.61 1.65
0+280 282.62 286.49 287.26 289.36 3.87 7.5 107.74 40 1.46
0+300 282.44 287.08 287.08 288.81 4.64 5.83 138.68 40 1
31
0+320 281.82 286.19 286.62 288.45 4.37 6.66 121.47 40 1.22
0+340 281.04 285.53 286.1 288.01 4.49 6.98 115.89 40 1.31
0+360 280.42 284.77 285.48 287.5 4.35 7.32 110.5 39.6 1.4
0+380 279.72 285.17 285.17 286.93 5.45 5.88 137.53 39.17 1
Tabla de resultados de la simulación hidráulica sin puente para un Tr=5 años con gasto de
379.19 m3/s
Sección Elev. mín Elev. Sup.
agua
Elev.
Tirante
crítico
Línea de
energía
Pendiente
S.A. Tirante Velocidad Área
Anch.
Sup.
Libre
Núm.
Froude Régimen
----- msnm msnm msnm m msnm msnm m m/s m2 m ----- -----
0+480 300.57 302.56 302.95 304.14 0.024752 1.99 5.56 68.14 39 1.34 Supercrítico
0+460 300.22 302.68 302.68 303.77 0.013041 2.46 4.63 81.85 38.02 1.01 Crítico
0+440 299.81 302.23 302.36 303.47 0.015551 2.42 4.95 76.66 36.94 1.1 Supercrítico
0+420 299.29 301.38 301.81 303.03 0.026094 2.09 5.71 66.45 38.61 1.39 Supercrítico
0+400 298.78 300.76 301.23 302.49 0.028113 1.98 5.82 65.18 38.97 1.44 Supercrítico
0+380 298.23 300.83 300.87 301.96 0.013486 2.6 4.7 80.74 37.84 1.03 Supercrítico
0+360 297.65 299.82 300.28 301.53 0.026068 2.17 5.8 65.36 36.86 1.39 Supercrítico
0+340 297.06 299.36 299.78 301 0.024819 2.3 5.68 66.76 36.41 1.34 Supercrítico
0+320 296.51 299.17 299.38 300.47 0.019281 2.66 5.05 75.05 40 1.18 Supercrítico
0+300 296.13 298.69 298.95 300.06 0.02107 2.56 5.19 73.13 40 1.22 Supercrítico
0+280 295.87 298.08 298.38 299.62 0.021124 2.21 5.48 69.14 34.28 1.23 Supercrítico
0+260 295.79 298.14 298.14 299.2 0.013773 2.35 4.55 83.35 39.85 1 Crítico
0+240 295.41 297.58 297.78 298.86 0.018852 2.17 5.01 75.64 40 1.16 Supercrítico
0+220 294.97 297.15 297.38 298.47 0.0198 2.18 5.09 74.48 40 1.19 Supercrítico
0+200 294.4 296.38 296.8 297.99 0.025021 1.98 5.64 67.29 37.11 1.34 Supercrítico
0+180 293.39 296.74 296.3 297.47 0.007842 3.35 3.8 99.82 40 0.77 Subcrítico
0+160 292.85 296.66 297.31 0.006389 3.81 3.58 106.05 40 0.7 Subcrítico
0+140 292.69 296.12 295.91 297.11 0.010422 3.43 4.42 85.73 34.84 0.9 Subcrítico
0+120 292.38 295.62 295.62 296.86 0.012936 3.24 4.92 77.01 31.4 1 Crítico
0+100 291.95 294.43 294.96 296.43 0.025316 2.48 6.26 60.55 29.1 1.39 Supercrítico
0+80 291.12 293.88 294.39 295.93 0.024109 2.76 6.35 59.72 26.3 1.34 Supercrítico
0+60 291.39 294.44 294.44 295.67 0.012916 3.05 4.92 77.1 31.25 1 Crítico
0+40 290.65 294.78 293.49 295.28 0.003358 4.13 3.13 121.23 34.52 0.53 Subcrítico
0+20 290.66 294.41 295.16 0.006604 3.75 3.84 98.83 34.5 0.72 Subcrítico
0+000 290.66 293.6 293.6 294.92 0.013212 2.94 5.09 74.47 28.47 1 Crítico
0+000 290.26 292.32 292.93 294.44 0.034169 2.06 6.46 58.69 34.01 1.57 Supercrítico
0+020 289.62 293.24 292.5 293.92 0.005958 3.62 3.66 103.7 36.65 0.69 Subcrítico
0+040 289.28 293.01 293.78 0.006691 3.73 3.89 97.59 34.6 0.74 Subcrítico
0+060 288.34 293.12 293.61 0.003146 4.78 3.08 122.99 33.52 0.51 Subcrítico
0+080 288.13 293.12 293.53 0.002435 4.99 2.82 134.69 33.73 0.45 Subcrítico
0+100 287.56 293.1 293.47 0.002172 5.54 2.67 141.85 34.82 0.42 Subcrítico
0+120 287.15 292.61 293.35 0.009824 5.46 3.81 99.43 38.84 0.76 Subcrítico
0+140 286.42 292.92 293.16 0.001064 6.5 2.19 229.72 40 0.29 Subcrítico
0+160 286.72 291.18 291.18 292.95 0.013367 4.46 5.9 85.18 24.08 1 Crítico
0+180 286.35 290.47 290.91 292.58 0.021825 4.12 6.43 78.13 28.45 1.24 Supercrítico
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32
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Tabla de resultados de la simulación hidráulica con puente para un Tr=100 años con gasto
de 590.61 m3/s
Sección Elev. mín Elev. Sup.
agua
Elev.
Tirante
crítico
Línea de
energía
Pendiente
S.A. Tirante Velocidad Área
Anch.
Sup.
Libre
Núm.
Froude Régimen
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BRIDGE
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33
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Tabla de resultados de la simulación hidráulica sin puente para un Tr=1000 años con gasto
960.83 de m3/s
Sección Elev. mín Elev. Sup.
agua
Elev.
Tirante
crítico
Línea de
energía
Pendiente
S.A. Tirante Velocidad Área
Anch.
Sup.
Libre
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Froude Régimen
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34
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Tabla de resultados de la simulación hidráulica con puente para un Tr=1000 años con gasto
de 960.83 m3/s
Sección Elev. mín Elev. Sup.
agua
Elev.
Tirante
crítico
Línea de
energía
Pendiente
S.A. Tirante Velocidad Área
Anch.
Sup.
Libre
Núm.
Froude Régimen
----- msnm msnm msnm m msnm msnm m m/s m2 m ----- -----
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0+400 298.78 302.23 303.03 305.31 0.024053 3.45 7.79 123.38 40 1.42 Supercrítico
0+380 298.23 302.31 302.72 304.72 0.016152 4.08 6.88 139.75 40 1.17 Supercrítico
0+360 297.65 301.39 302.11 304.3 0.021913 3.74 7.55 127.23 40 1.35 Supercrítico
0+340 297.06 300.83 301.59 303.83 0.02395 3.77 7.67 125.23 40 1.38 Supercrítico
0+320 296.51 300.56 301.18 303.31 0.021091 4.05 7.34 130.89 40 1.3 Supercrítico
0+300 296.13 300.12 300.75 302.88 0.021368 3.99 7.36 130.56 40 1.3 Supercrítico
0+280 295.87 299.72 300.33 302.45 0.021112 3.85 7.33 131.15 40 1.29 Supercrítico
0+260 295.79 299.5 299.95 301.98 0.018055 3.71 6.98 137.73 40 1.2 Supercrítico
0+240 295.41 299.11 299.58 301.62 0.018334 3.7 7.01 136.97 40 1.21 Supercrítico
0+220 294.97 298.66 299.16 301.24 0.019095 3.69 7.11 135.19 40 1.23 Supercrítico
0+200 294.4 297.89 298.59 300.79 0.022903 3.49 7.54 127.37 40 1.35 Supercrítico
0+180 293.39 297.43 298.14 300.33 0.023311 4.04 7.55 127.31 40 1.35 Supercrítico
0+160 292.85 298.8 297.89 300.08 0.006429 5.95 5.01 191.9 40 0.73 Subcrítico
0+140 292.69 298.24 297.91 299.89 0.009329 5.55 5.7 168.67 40 0.89 Subcrítico
0+120 292.38 297.71 297.71 299.65 0.011899 5.33 6.18 155.55 40 1 Crítico
0+100 291.95 296.46 297.11 299.26 0.020404 4.51 7.41 129.66 40 1.31 Supercrítico
0+80 291.12 297.5 296.77 298.89 0.006937 6.38 5.22 184.19 40 0.78 Subcrítico
0+60 291.39 297.21 298.73 0.00825 5.82 5.46 176.01 40 0.83 Subcrítico
0+40 290.65 297.53 298.44 0.003634 6.88 4.22 227.62 40 0.56 Subcrítico
0+20 290.66 297.33 298.35 0.004465 6.67 4.48 214.66 40 0.62 Subcrítico
0+000 290.66 297.16 298.25 0.004917 6.5 4.62 207.96 40 0.65 Subcrítico
0+010 290.26 297.33 294.92 298.12 0.002301 7.07 3.94 243.82 75.52 0.5 Subcrítico
BRIDGE 0
0+000 290.26 296.9 294.92 297.81 0.002898 6.64 4.22 227.53 69.39 0.55 Subcrítico
0+020 289.62 296.96 297.7 0.002702 7.34 3.81 252.34 40 0.48 Subcrítico
0+040 289.28 296.9 297.65 0.00267 7.62 3.83 250.78 40 0.49 Subcrítico
0+060 288.34 296.89 297.58 0.002354 8.55 3.7 259.95 39.83 0.46 Subcrítico
0+080 288.13 296.88 297.52 0.002055 8.75 3.53 272.05 39.16 0.43 Subcrítico
0+100 287.56 296.87 297.47 0.001889 9.31 3.43 280.17 38.65 0.41 Subcrítico
0+120 287.15 296.74 297.42 0.003047 9.59 3.63 264.45 40 0.45 Subcrítico
0+140 286.42 296.73 297.36 0.001678 10.31 3.52 382.24 40 0.36 Subcrítico
0+160 286.72 294.68 294.68 297.11 0.013424 7.96 6.91 195.01 40 1 Crítico
0+180 286.35 293.38 293.85 296.72 0.016557 7.03 8.1 166.22 32.09 1.14 Supercrítico
35
0+200 285.07 289.49 291.43 295.9 0.044053 4.42 11.22 120.05 33.03 1.88 Supercrítico
0+220 283.64 288.42 290.43 294.99 0.045958 4.78 11.36 118.56 33.43 1.93 Supercrítico
0+240 282.62 288.08 289.91 293.97 0.036475 5.46 10.75 125.28 30.72 1.7 Supercrítico
0+260 282.46 287.52 289.18 293.1 0.040853 5.06 10.47 128.67 36.09 1.77 Supercrítico
0+280 282.62 287.24 288.66 292.11 0.03719 4.62 9.78 137.67 40 1.68 Supercrítico
0+300 282.44 287.78 288.49 291.11 0.020414 5.34 8.09 166.52 40 1.27 Supercrítico
0+320 281.82 287.25 288.02 290.69 0.02093 5.43 8.21 164.09 40 1.29 Supercrítico
0+340 281.04 286.64 287.5 290.23 0.022714 5.6 8.4 160.26 40 1.34 Supercrítico
0+360 280.42 285.88 286.89 289.74 0.024696 5.46 8.69 154.89 40 1.41 Supercrítico
0+380 279.72 286.23 286.6 289.09 0.015419 6.51 7.49 179.92 40 1.13 Supercrítico
Tabla de resultados de la simulación hidráulica Con puente para un Tr=5 años sin gasto de
379.19 m3/s
Sección Elev. mín Elev. Sup.
agua
Elev.
Tirante crítico
Línea de
energía
Pendiente
S.A. Tirante Velocidad Área
Anch.
Sup. Libre
Núm. Froude Régimen
----- msnm msnm msnm m msnm msnm m m/s m2 m ----- -----
0+480 300.57 302.56 302.95 304.14 0.024752 1.99 5.56 68.14 39 1.34 Supercrítico
0+460 300.22 302.68 302.68 303.77 0.013041 2.46 4.63 81.85 38.02 1.01 Crítico
0+440 299.81 302.23 302.36 303.47 0.015551 2.42 4.95 76.66 36.94 1.1 Supercrítico
0+420 299.29 301.38 301.81 303.03 0.026094 2.09 5.71 66.45 38.61 1.39 Supercrítico
0+400 298.78 300.76 301.23 302.49 0.028113 1.98 5.82 65.18 38.97 1.44 Supercrítico
0+380 298.23 300.83 300.87 301.96 0.013486 2.6 4.7 80.74 37.84 1.03 Supercrítico
0+360 297.65 299.82 300.28 301.53 0.026068 2.17 5.8 65.36 36.86 1.39 Supercrítico
0+340 297.06 299.36 299.78 301 0.024819 2.3 5.68 66.76 36.41 1.34 Supercrítico
0+320 296.51 299.17 299.38 300.47 0.019281 2.66 5.05 75.05 40 1.18 Supercrítico
0+300 296.13 298.69 298.95 300.06 0.02107 2.56 5.19 73.13 40 1.22 Supercrítico
0+280 295.87 298.08 298.38 299.62 0.021124 2.21 5.48 69.14 34.28 1.23 Supercrítico
0+260 295.79 298.14 298.14 299.2 0.013773 2.35 4.55 83.35 39.85 1 Crítico
0+240 295.41 297.58 297.78 298.86 0.018852 2.17 5.01 75.64 40 1.16 Supercrítico
0+220 294.97 297.15 297.38 298.47 0.0198 2.18 5.09 74.48 40 1.19 Supercrítico
0+200 294.4 296.38 296.8 297.99 0.025021 1.98 5.64 67.29 37.11 1.34 Supercrítico
0+180 293.39 296.74 296.3 297.47 0.007842 3.35 3.8 99.82 40 0.77 Subcrítico
0+160 292.85 296.66 297.31 0.006389 3.81 3.58 106.05 40 0.7 Subcrítico
0+140 292.69 296.12 295.91 297.11 0.010422 3.43 4.42 85.73 34.84 0.9 Subcrítico
0+120 292.38 295.62 295.62 296.86 0.012936 3.24 4.92 77.01 31.4 1 Crítico
0+100 291.95 294.43 294.96 296.43 0.025316 2.48 6.26 60.55 29.1 1.39 Supercrítico
0+80 291.12 293.88 294.39 295.93 0.024109 2.76 6.35 59.72 26.3 1.34 Supercrítico
0+60 291.39 294.44 294.44 295.67 0.012916 3.05 4.92 77.1 31.25 1 Crítico
0+40 290.65 294.78 293.49 295.28 0.003358 4.13 3.13 121.23 34.52 0.53 Subcrítico
0+20 290.66 294.41 295.16 0.006604 3.75 3.84 98.83 34.5 0.72 Subcrítico
0+000 290.66 293.6 293.6 294.92 0.013212 2.94 5.09 74.47 28.47 1 Crítico
0+000 290.26 292.32 292.93 294.44 0.034169 2.06 6.46 58.69 34.01 1.57 Supercrítico
0+020 289.62 293.24 292.5 293.92 0.005958 3.62 3.66 103.7 36.65 0.69 Subcrítico
0+040 289.28 293.01 293.78 0.006691 3.73 3.89 97.59 34.6 0.74 Subcrítico
0+060 288.34 293.12 293.61 0.003146 4.78 3.08 122.99 33.52 0.51 Subcrítico
0+080 288.13 293.12 293.53 0.002435 4.99 2.82 134.69 33.73 0.45 Subcrítico
0+100 287.56 293.1 293.47 0.002172 5.54 2.67 141.85 34.82 0.42 Subcrítico
0+120 287.15 292.61 293.35 0.009824 5.46 3.81 99.43 38.84 0.76 Subcrítico
36
0+140 286.42 292.92 293.16 0.001064 6.5 2.19 229.72 40 0.29 Subcrítico
0+160 286.72 291.18 291.18 292.95 0.013367 4.46 5.9 85.18 24.08 1 Crítico
0+180 286.35 290.47 290.91 292.58 0.021825 4.12 6.43 78.13 28.45 1.24 Supercrítico
0+200 285.07 287.5 288.7 291.67 0.06798 2.43 9.04 55.59 31.71 2.18 Supercrítico
0+220 283.64 286.49 287.65 290.34 0.055835 2.85 8.69 57.81 29.79 1.99 Supercrítico
0+240 282.62 285.93 286.92 289.22 0.041247 3.31 8.04 62.55 27.98 1.72 Supercrítico
0+260 282.46 286.12 286.63 288.2 0.026701 3.66 6.39 78.65 35.36 1.37 Supercrítico
0+280 282.62 286.69 286.32 287.65 0.008947 4.07 4.34 115.78 40 0.81 Subcrítico
0+300 282.44 286.14 286.14 287.4 0.013669 3.7 4.97 101.13 40 1 Crítico
0+320 281.82 285.34 285.68 287.02 0.021274 3.52 5.75 87.44 40 1.24 Supercrítico
0+340 281.04 284.73 285.16 286.55 0.024405 3.69 5.98 84.01 40 1.32 Supercrítico
0+360 280.42 283.94 284.48 286.01 0.027093 3.52 6.39 78.7 36.77 1.39 Supercrítico
0+380 279.72 284.03 284.11 285.46 0.014682 4.31 5.29 95 36.53 1.05 Supercrítico
Figura de sección aguas arriba con puente para un Tr= 5, 100 y 1000 años de periodo de
retorno
0 10 20 30 40290
291
292
293
294
295
296
297
298
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 02/08/2012 0+000
Station (m)
Ele
vatio
n (
m)
Legend
WS TR=1000
WS TR=100
WS TR=5
Ground
Bank Sta
.04
37
Figura de sección con puente para un Tr= 5, 100 y 1000 años de periodo de retorno
Figura de sección aguas abajo con puente para un Tr= 5, 100 y 1000 años de periodo de
retorno
0 20 40 60 80 100290
292
294
296
298
300
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 02/08/2012
Station (m)
Ele
vatio
n (
m)
Legend
WS TR=1000
WS TR=100
WS TR=5
Ground
Ineff
Bank Sta
.04
0 10 20 30 40289
290
291
292
293
294
295
296
297
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 02/08/2012 0+020
Station (m)
Ele
vatio
n (
m)
Legend
WS TR=1000
WS TR=100
WS TR=5
Ground
Bank Sta
.04
38
SECCIÓN 0+480 AGUAS ARRIBA DE LA SECCIÓN 0+000 DONDE SE CONSTRUIRÁ
EL PUENTE
0 10 20 30 40300
301
302
303
304
305
306
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 21/11/2011 0+480
Station (m)
Ele
vat
ion
(m)
Legend
EG TR=100
Crit TR=100
WS TR=100
Ground
Bank Sta
.04
SECCIÓN 0+380 AGUAS ARRIBA DE LA SECCIÓN 0+000 DONDE SE CONSTRUIRÁ
EL PUENTE
0 10 20 30 40279
280
281
282
283
284
285
286
287
ELESCALONCITO Plan: Plan 01 21/11/2011 0+380
Station (m)
Ele
vat
ion
(m)
Legend
EG TR=100
WS TR=100
Crit TR=100
Ground
Bank Sta
.04
39
A.3.- CÁLCULOS DE SOCAVACIÓN GENERAL
Método de Maza-Álvarez y Echeverría-Alfaro
SOCAVACIÓN GENERAL
280
290
300
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Estaciones en metros
Ele
vaci
on
es m
snm
Elevación T.N.
Socavación
Método de Cruckshank-Maza-Álvarez
SOCAVACIÓN GENERAL
280
285
290
295
300
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Estaciones en metros
Alt
ura
en
msn
m
Elevación T.N.
Socavación
40
Método a partir de la ecuación de Manning
SOCAVACIÓN GENERAL
280
285
290
295
300
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Estaciones en metros
Alt
ura
s en
msn
m
Elevación T.N.
Socavación
Primer método de Maza-Grajales
SOCAVACIÓN GENERAL
280
290
300
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Estaciones en metros
Ele
va
cio
nes
en
msn
m
Elevación T.N.
41
Segundo método de Maza-Grajales
SOCAVACIÓN GENERAL
280
282
284
286
288
290
292
294
296
298
300
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Estaciones en metros
Ele
va
cio
nes
en
msn
m
Elevación T.N. Socavación
Socavación
Método de Lischtvan- Levediev
SOCAVACIÓN GENERAL
286
288
290
292
294
296
298
300
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Estaciones en metros
Ele
va
cio
nes
msn
m
Elevación T.N.
Socavación
42
A.4.- CÁLCULOS DE SOCAVACIÓN LOCAL EN ESTRIBOS
Método de Liu y Alia para socavación local en estribos
Datos
Y0
4.68 m Tirante del agua medida aguas arriba de la sección del puente
b 9.50 m Ancho del estribo
V0
3.7m
sVelocidad del flujo
g 9.81m
s2
Aceleración de la gravedad
h 4.68 m Tirante de la sección donde se construira el puente
Calculo del número de Froude
FrV
0
g Y0
Fr 0.546
Calculo de la profundidad de socavación medido a nivel de la superficie l ibre del agua
D Y0
2.15b
Y0
0.4
Fr0.33 D 10.939 m
Calculo de la socavación medida desde el nivel del lecho
d D h d 6.259 m
43
Método de Artamanov para socav ación local en estribos
Datos
Q 590.61m
3
sGasto total que escurre por la sección
Q1 0m
3
sGasto que teóricamente pasaría por el lugar ocupado por el estribo
Pq 1.4675 6.55238Q1
Q
4.0238Q1
Q
2
Pq 1.468
Palfa 1 Coeficiente que depende del ángulo que forma el eje de la obra con la dirección
de la corriente
Pr 1 Coeficiente que depende del talud que tiene los lados de la obra
H0
4.68 m Tirante del agua en el sitio junto al estribo
Calculo de la profundidad de socavación medido a nivel de la superficie l ibre del agua
Ds Palfa Pq Pr H0
Ds 6.868 m
Calculo de la socavación medido a nivel del lecho
ds Ds h ds 2.188 m
Método de Froehlich para socavación en estribos
Datos
ya 1.19 m Tirante medio de flujo en la planicie de inundación en las cercanías de
la sección del puente
K1 0.82 Factor de corrección por el perfi l del estribo
K2 1 Factor de corrección del ángulo de l legada del flujo
aprima 9.5 m Longitud del estribo perpendicular al flujo
Fr1V
0
g ya
Fr1 1.083
Calculo de la profundidad de socavación
ys ya 2.27 K1 K2 aprima
ya
0.43
Fr10.61 1 ys 6.681 m
44
Método de Hire para socavación en estribos
Datos
y1 3.85 m Tirante del agua en el fondo del estribo en el canal principal, tomando una
sección justo aguas arriba del puente
K1
0.82 Factor de corrección por el perfi l del estribo
K2
1 Factor de corrección del ángulo de l legada del flujo
Fr 0.546 Número de Froude calculado con la velocidad y el tirante aguas arriba del
estribo
Calculo de la profundidad de socavación
ys1 4 y1K
1
0.55
K2
Fr0.33 ys1 0.3048 5.732 m