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DISEÑO HIDROLOGICO PARA CALCULO DE CAUDAL MAXIMO CON DATOS PUBLIOMETRICOS
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PROYECTO:
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“CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE VEHICULAR PRIMAVERA EN LA LOCALIDAD DE YANAHUANCA, PROVINCIA DE DANIEL CARRIÓN – PASCO”
ESTUDIO HIDROLOGICO
INDICE
1.0 Diagnóstico Pag. 3
2.0 Introducción Pag. 5
2.1 Ubicación Pag. 5
2.2 Acceso Pag. 5
2.3 Condición Climática Pag. 6
2.4 Altitud de la zona Pag. 6
3.0 Objetivos Pag. 8
4.0 Información Básica Pag. 8
5.0 Análisis Hidrológico Pag. 9
6.1 Precipitación Máxima en 24 horas Pag.
11
6.2 Análisis de frecuencia Pag.
12
6.3 Caudales Máximos Pag.
13
6.4 Erosión de Cursos Fluviales Pag.
16
6.0 Hidráulica Fluvial Pag.
17
6.1 Cálculo Hidráulico de Socavación Pag.
19
7.0 Conclusiones y Recomendaciones Pag.
20
_____________________________________________________
8.0 Anexos Pag.
22
9.0 Panel Fotográfico Pag.
24
10.
0
Plano de Cuencas Pag.
30
11.
0
Plano de Secciones Hidráulicas Pag.
31
ESTUDIO HIDRÁULICO PUENTE VEHICULAR PRIMAVERA
1.0DIAGNOSTICO
El río Chaupihuaranga que pasa bajo el Puente vehicular primavera en el distrito de Yanahuanca, provincia 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.
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 máxima en 24 horas fue el año de 2005 con 46.70 mm.
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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 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
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meridiano de Grenwich.
La localidad de Yanhuanca, se encuentra a una altitud de 3,161 m.s.n.m.
Ubicación Geográfica Puente Primavera
PUNTO NORTE ESTE COTA
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 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
DistritoCoordenadas Rango
AltitudinalCateg
oríaLatitud Longitud m.s.n.m. RegiónYanahuanca 10°29’20’’ 76°30’54’
’3184 Sierra Pueblo
Chacayán 10°27’12’’ 76°20’07’’
3357 Sierra PuebloGoyllarisquizga 10°28’13’’ 76°24’23’
’4170 Sierra Pueblo
Paucar 10°22’03’’ 76°26’27’’
3245 Sierra PuebloSan Pedro de Pillao
10°19’31’’ 76°26’02’’
3629 Sierra PuebloSanta Ana de Tusi
10°28’09’’ 76°21’06’’
3760 Sierra PuebloTápuc 10°27’12’’ 76°27’34’
’3675 Sierra Pueblo
Vilcabamba 10°28’31’’ 76°26’42’’
3445 Sierra Villa FUENTE: Instituto Nacional de Estadística e Informática
CUADRO N° 02: EXTENSIÓN TERRITORIAL DE LOS DISTRITOS DE LA PROVINCIA DANIEL ALCIDES CARRIÓN
DISTRITOSSUPERFICIE
km2
SUP. RESPECTO A LA PROV. %
SUPERFICIE Has.
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Yanahuanca 818.32
43.36 81832.00
Chacayán 153.07
8.11 15307.00
Goyllarisquizga 299.87
15.89 29987.00
Paucar 105.84
5.61 10584.00
San Pedro de Pillao 83.72
4.44 8372.00
Santa Ana de Tusi 299.76
15.88 29976.00
Tápuc 50.47
2.67 5047.00
Vilcabamba 76.18
4.04 7618.00
PROVINCIA: D.A.C. 1887.23
100.00
188,723.00DEPARTAMENTO:
PASCO25,319.59 2,531,959.
00PAÍS: PERÚ 1285216.00 128,521,600.00PROV. RESPECTO AL
DEPARTAMENTO (%)7.45
DEPARTAMENTO RESPECTO AL PAÍS (%)
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, junto al
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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.
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3.0OBJETIVOS
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.
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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.
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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 cuencasÁrea (Km2)
longitud (Km)
Pendiente (%)
Río Huaranguyoc
52.1 5.75 88.462
Qda. Curpash 21.05 3.4 35.294
Qda. Coyas 7.1 1.3 17.652Qda. Yuracyacú
16.4 4.7 10.041
Qda. San Juan 84.9 11.1 14.414
Río blanco 133.4 22.05 5
Río Pucamayo 330 30.5 18.213
Qda. Huachos 30.9 2.8 37.571
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5.1PRECIPITACIÓN 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 Nº4PRECIPITACIONES MÁXIMAS EN 24 HORAS (mm)
Año Precipitación (mm)
1,990 30.901,991 22.201,992 20.401,993 20.401,994 2.601,995 2.101,996 21.001,997 22.001,998 29.001,999 32.402,000 19.202,001 28.302,002 18.202,003 54.802,004 23.402,005 30.702,006 22.502,007 35.302,008 23.302,009 31.502,010 31.302,011 28.00
5.2CAUDALES MÁXIMOS
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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 retornoA.1. Cálculo Estadístico:
Donde: Pi: los las precipitaciones máximas
A.2. DATOS ESTADÍSTICOS
Normal
Log normal
i Año Pi ln(Pi)1 1990 30.90 3.432 1991 22.20 3.103 1992 20.40 3.024 1993 20.40 3.025 1994 2.60 0.966 1995 2.10 0.747 1996 21.00 3.048 1997 22.00 3.099 1998 29.00 3.3710 1999 32.40 3.4811 2000 19.20 2.9512 2001 28.30 3.3413 2002 18.20 2.9014 2003 54.80 4.0015 2004 23.40 3.1516 2005 30.70 3.4217 2006 22.50 3.1118 2007 35.30 3.5619 2008 23.30 3.1520 2009 31.50 3.4521 2010 31.30 3.4422 2011 28.00 3.33
∑= 549.50 67.07n= 22 22
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B. PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE KOLGOMOROV - SMIRNOV
B.1. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN NORMAL
NormalLog normal
Log pearson III Gumbel
µ= 24.9773 σ= 10.7502 α= 3.0487 β= 0.7559 α1= 0.6768 β1= -0.9188 ρ= y= 3.6706 α2= 20.1390β2= 8.3819G.L. Cs= 0.2141 -2.4311 k=
_____________________________________________________
m PiP=n/(N+1)
z F(z) ∆=!F-P!
_____________________________________________________
1 2.10 0.0435 -2.12807 0.01667 0.02681
2 2.60 0.0870 -2.08156 0.01869 0.06827
3 18.20 0.1304 -0.63043 0.26421 0.13377
4 19.20 0.1739 -0.53741 0.29549 0.12158
5 20.40 0.2174 -0.42578 0.33513 0.11774
6 20.40 0.2609 -0.42578 0.33513 0.07426
7 21.00 0.3043 -0.36997 0.35570 0.05135
8 22.00 0.3478 -0.27695 0.39091 0.04308
9 22.20 0.3913 -0.25835 0.39807 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 23.40 0.5217 -0.14672 0.44168 0.08006
13 28.00 0.5652 0.28118 0.61071 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 30.70 0.6957 0.53234 0.70275 0.00710
17 30.90 0.7391 0.55094 0.70916 0.02997
18 31.30 0.7826 0.58815 0.72178 0.06083
19 31.50 0.8261 0.60675 0.72799 0.09809
20 32.40 0.8696 0.69047 0.75505 0.11451
21 35.30 0.9130 0.96023 0.83153 0.0815122 54.80 0.9565 2.77415 0.99723 0.04071
Max∆ 0.13377
Formula de la distribución normal
_____________________________________________________
B.2. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN LOG NORMAL
m PiP=n/(N+1)
F(z) ∆=!F-P!
1 2.10 0.04350.00114
0.04234
2 2.60 0.08700.00281
0.08415
3 18.20 0.13040.42275
0.29231
4 19.20 0.17390.45061
0.27670
5 20.40 0.21740.48249
0.26510
6 20.40 0.26090.48249
0.22162
7 21.00 0.30430.49778
0.19343
8 22.00 0.34780.52232
0.17450
9 22.20 0.39130.52709
0.13579
10 22.50 0.43480.53415
0.09937
11 23.30 0.47830.55248
0.07422
12 23.40 0.52170.55472
0.03298
13 28.00 0.56520.64618
0.08096
14 28.30 0.60870.65141
0.04271
15 29.00 0.65220.66329
0.01111
16 30.70 0.69570.69034
0.00531
_____________________________________________________
17 30.90 0.73910.69336
0.04577
18 31.30 0.78260.69931
0.08330
19 31.50 0.82610.70224
0.12385
20 32.40 0.86960.71502
0.15454
21 35.30 0.91300.75223
0.16081
22 54.80 0.95650.89677
0.05975
Max∆ 0.29231
Formula de la distribución de logaritmo normal
B.3. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN LOG PEARSON III
m PiP=n/(N+1)
Kr F(z) ∆=!F-P!
1 2.00 0.0435-2.13737 0.00
0.04350
2 2.60 0.0870 - 0.00 0.08700
_____________________________________________________
2.08156
3 18.20 0.1304-0.63043 0.00
0.13040
4 19.20 0.1739-0.53741 0.00
0.17390
5 20.40 0.2174-0.42578 0.00
0.21740
6 20.40 0.2609-0.42578 0.00
0.26090
7 21.00 0.3043-0.36997 0.00
0.30430
8 22.00 0.3478-0.27695 0.00
0.34780
9 22.20 0.3913-0.25835 0.00
0.39130
10 22.50 0.4348-0.23044 0.00
0.43480
11 23.30 0.4783-0.15602 0.00
0.47830
12 23.40 0.5217-0.14672 0.00
0.52170
13 28.00 0.56520.28118 0.00
0.56520
14 28.30 0.60870.30908 0.00
0.60870
15 29.00 0.65220.37420 0.00
0.65220
16 30.70 0.69570.53234 0.00
0.69570
17 30.90 0.73910.55094 0.00
0.73910
18 31.30 0.78260.58815 0.00
0.78260
19 31.50 0.82610.60675 0.00
0.82610
20 32.40 0.86960.69047 0.00
0.86960
21 35.30 0.91300.96023 0.00
0.91300
22 54.80 0.95652.77415 0.00
0.95650
Max∆ 0.95650
Formula de la distribución de Log Pearson III
_____________________________________________________
B.4. PRUEBA KOLGOMOROV-SMIRNOV PARA DISTRIBUCIÓN GUMBEL
m PiP=n/(N+1)
F(z) ∆=!F-P!
1 2.10 0.04350.00000014
0.04348
2 2.60 0.08700.00000044
0.08696
3 18.20 0.13040.26043429
0.13000
4 19.20 0.17390.31521032
0.14130
5 20.40 0.21740.38256748
0.16518
6 20.40 0.26090.38256748
0.12170
7 21.00 0.30430.41621049
0.11186
8 22.00 0.34780.47133087
0.12350
9 22.20 0.39130.48213829
0.09083
10 22.50 0.43480.49818042
0.06340
11 23.30 0.47830.53982437
0.06156
12 23.40 0.52170.54490178
0.02316
13 28.00 0.56520.74056769
0.17535
14 28.30 0.60870.75061450
0.14192
15 29.00 0.65220.77280736
0.12063
16 30.70 0.69570.81979997
0.12415
17 30.90 0.73910.82472410
0.08559
18 31.30 0.7826 0.834213 0.05161
_____________________________________________________
98
19 31.50 0.82610.83878395
0.01270
20 32.40 0.86960.85797102
0.01159
21 35.30 0.91300.90638761
0.00666
22 54.80 0.95650.99503885
0.03852
Max∆ 0.17535
Fórmula para la distribución Gumbel
B.5. Resumen de Pueda de Kolgomorov - Smirnov
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.
Distribución Max ∆
Normal 0.1338
Log Normal 0.2923
Log Pearson III 0.9565
Gumbel 0.1753
Max ∆ (min.) 0.1338
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Se toma:
C. Resumen
Ítem
Método de cálculo Q máx. (m3/s)Tr. 100 años
Tr. 500 años
A Método empírico de Wolfgang Trau – Raúl Gutiérrez
529.12 733.58
B Método del Hidrograma Unitario de Snyder
394.51 511.28
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.
Q100=529.11Q500=733.58
6.0HIDRAULICA 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
Tr (años) 1-1/Tr Z P(mm)
2 0.500 0.000 24.785 0.800 0.842 33.83
10 0.900 1.282 38.5620 0.950 1.645 42.4625 0.960 1.751 43.6050 0.980 2.054 46.86
100 0.990 2.326 49.78500 0.998 2.878 55.72
Período de retorno Pmax (24horas) mm50 46.86
100 49.78
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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, el caudal de diseño, la 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:
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101 PERFIL TRANSVERSAL DEL CAUCE DEL RIO
Distancia(m)
Altura(h)
Cálculo del nivel máximo:
Datos:
Q = 733.58 m3/seg (caudal de diseño 500 años TR)n = 0.040 (rugosidad del cauce del río
Chaupihuaranga)S = 0.00673 o/oo (Pendiente promedio)
Aplicando Manning
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V=√733 .581/2 (0.0067331/20 .040 )3/2
V = 8.92 m/seg (velocidad máxima del flujo de agua)
Por continuidad
A =
QV
A = 82.23 m2
d = 5.72 m (tirante máximo del caudal)
b =
Ad = 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 =
Ab = 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
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se desborde por la margen derecha inundando el estadio, pues tiene como área hidráulica 80.25 m2, 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.
6.1CALCULOS HIDRÁULICOS DE 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:
SG=H S−Y
y
H S=( Qd
0 .68 ( β×Be×μ×dm0 .28 ) )11+X
Donde:
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SG = Socavación general (m)HS = Profundidad de Socavación Total (m)Y = Tirante Hidráulico Extraordinario (4.23 m)Qd = Caudal de Diseño a un TR (586.13 m3/seg)ß = Coeficiente que depende de la frecuencia con
que se repite la avenida (0.77)dm = diámetro medio de las partículas de materiales
del perfil del suelo (28.712 mm)µ = Coeficiente de contracción que indica
espaciamiento entre apoyos (0.77)Be = 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 m3/seg a 100 años de TR, 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.
