ClcCauceCALCULO DEL ANCHO Y PROFUNDIDAD MEDIA DEL CAUCEPUENTE
CARROZABLE PILLUNYATIPO DE CAUCE2 (ver cuadro
adjunto)CAUCETIPOARENOSO1GRAVOSO2MAT. COHESIVO3Clculo del ancho
medio inundable:
B = ancho medio del cauce en metrosQ = caudal de diseo
=10.00m3/sD90 = tamao de material de fondo que en un analisis
granulometrico corresponde al 90%10.00mmL = Luz del puente8.25 mFs
= factor que describe el material de las orillas0.10 Fs = 0.10 para
arena limosa Fs = 0.20 para limos arcillosos Fs = 0.30 para suelos
cohesivosn = coeficiente de rugosidad de Manning 0.00 (dato slo
para cauce de mat. cohesivo)Ft = fuerza tractiva critica (ver tabla
N 2)0.00Newton / m2(dato slo para cauce de mat. cohesivo)
Entonces,B =10.00 m
Clculo de la profundidad media:
y = tirante del flujo en metrosq = caudal unitario expresado
1.00D90 = tamao de material de fondo que en un analisis
granulometrico corresponde al 90%10.00n = coeficiente de rugosidad
de Manning 0.00(dato slo para cauce de mat. cohesivo)Ft = fuerza
tractiva critica 0.00(dato slo para cauce de mat.
cohesivo)Entonces,y =0.82 m0.82
Tabla N 1.- PROPIEDADES FISICAS DE LAS ARCILLAS
Relacin de vacos2.0 - 1.21.2 - 0.60.6 - 0.30.3 - 0.2Densidad
seca kg/m3880 - 12001200 - 16501650 - 20302030 - 2210Densidad
saturada kg/m31550 - 17401740 - 20302030 - 22702270 - 2370
Tabla N 2.- FUERZA TRACTIVA CRITICA
TIPO DE SUELOFUERZA TRACTIVA CRITICA (Newton/m2)
Arcilla arenosa1.97.515.730.2Arcilla
pesada1.56.714.627Arcilla1.25.913.525.4
Densidad seca = ds/(e + 1 )Densidad saturada = d(s + e)/(e +
1)
d = densidad del aguas = peso especifico de las partculas de
sueloe = relacin de vacos de la masa de suelo
ClcHidroCALCULO HIDROLOGICO DEL PROYECTOPUENTE CARROZABLE
PILLUNYA
CALCULO DEL TIRANTE MAXIMO EN FUNCION AL CAUDAL DE MAXIMA
AVENIDADebido a la falta de informacin hidrometereolgica en
determinadas zonas que justifiquen el diseo hidraulico de las
estructuras proyectadas, se plantean metodos de calculo empircos en
base a observaciuones y parametros determinados de acuerdo a las
caractersticas geomorfolgicas y de cobertura vegetal de la zona
donde se ubica el proyecto.Con la finanlidad de obtener la altura
maxima que tendr el puente se calcularan los caudales instantaneos
, por medio de diferentes metodos empiricos; de esta forma
determinaremos el maximo caudal ,Luego con este caudal calculado
utililizando la formula de Maning obtendremos una nueva altura de
agua, queser mayor a la marca de la huella dejada por el agua en
una mxima avenida.
CALCULO DEL MAXIMO CAUDAL EN LA SECCION D-D
A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTE Para aplicar el siguiente
mtodo debe realizarse los siguientes trabajos de campo:1-Seleccin
de varios tramos del ro2-Levantamiento topogrfico de las secciones
tranversales seleccionadas ( 3 secciones mnimas ) 3-Determinacin de
la pendiente de la superficie de agua con las marcas o huellas
dejadas por las aguas de mximas avenidas4-Elegir un valor de
coeficiente de rugosidad ( n ) el ms ptimo.5-Aplicar clculos en la
formula de Manning.
Qmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) / nQmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) /
n
A:rea de la seccin humeda ( m2)R:rea de la seccin humeda/
perimetro mojado S:pendiente de la superficie del fondo de cauce n:
rugosidad del cauce del ro.
La siguiente tabla nos muestra los distinto valores de "n" que
se adoptaran:
SEGUN COWAN:
Condiciones del ro:material del cauce:AterrosoBrocosoCgravoso
finoDgravoso grueso
material del cauce adoptado:B=0.025
Grado de irregularidad:AningunaBleveCregularDsevero
Grado de irregularidad adoptado:D=0.02
SeccionesAleveVariablesBregularCsevero
variacin de la secccin adoptada:C=0.015
Efecto de las obstrucciones:AdespreciablesBmenorCapreciable
Dsevero
Efecto de las obstrucciones adoptado:C=0.02
vegetacin:AningunaBpocoCregularDalta vegetacin adoptada:A=0
grado de sinuosidad:AInsignificanteBregularCconsiderable grado
de sinuosidad adoptado:C=1.3
valor de " n " adoptado segn COWAM n = 0.104
SEGUN SCOBEY:Condiciones del ro:
n = 0.025Cauce de tierra natural limpios con buen alineamiento
con o sin algo de vegetacin en los taludes y gravillas dispersasen
los taludes
n = 0.030Cauce de piedra fragmentada y erosionada de seccin
variable con algo de vegetacin en los bordes y considerable
pendiente( tpico de los ros de entrada de ceja de selva )
n = 0.035Cauce de grava y gravilla con variacin considerable de
la seccin transversal con algo de vegetacin en los taludes ybaja
pendiente.( tpico de los ros de entrada de ceja de selva )
n = 0.040-0.050Cauce con gran cantidad de canto rodado suelto y
limpio, de seccin transversal variable con o sin vegetacion en los
taludes( tpicos de los ros de la sierra y ceja de selva )
n = 0.060-0.075Cauce con gran crecimiento de maleza, de seccin
obstruida por la vegetacin externa y acutica de lineamiento y
seccin irregular. ( tpico de los ros de la selva )
valor de " n " adoptado segn SCOBEY n = 0.045Seleccionando el
menor valor de "n" de estos dos criterios0.045Cota de N.A.M.E
dejada por las huellas:1381.2m.s.n.mAa : Area de la seccin del ro
en la avenida:6.35m2P : perimetro mojado de la avenida:26.32mS :
pendiente de la superficie del fondo de cauce :0.0269n : rugosidad
del cauce del ro.:0.045
Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / nQmax=8.97m3/s
B.-METODO DE LA VELOCIDAD Y AREA Para aplicar el siguiente mtodo
debe realizarse los siguientes trabajos de campo:1-Seleccin de 2
tramos del ro2-Medir la profundidad actual en el centro del ro ( h
)3-Levantamiento topogrfico de las secciones tranversales
seleccionadas indicando marcas o huellas dejadas por las aguas de
mximas avenidas.4-Medir la velocidad superficial del agua ( Vs )
que discurre tomando en cuenta el tiempo que demora un objeto
flotante en llegar de un punto a otro en una seccin regularmente
uniforme, habindose previamente definido la distancia entre ambos
puntos.5-Calcular el rea de la seccin transversal del ro durante la
avenida dejadas por las huellas ( Aa ). el rea se puede calcular
usando la regla de Simpson o dibujando la seccin en papel
milimetrado.6-Aplicar clculos en las siguientes formulas:
Ha =( coef.)* Aa / Ba
Ha:Altura mxima de agua en la avenidaAa:Area de la seccin del ro
en la avenidaBa:Ancho mximo del espejo de agua en la
avenida.coef.:Coeficiente de amplificacin adoptado
Ba =9.6mcoef. =0.3Aa6.5m2
Ha =( coef.)* Aa / Ba
Ha = 0.20m
Va = Vs * Ha / h
Va:Velocidad de agua durante la avenidaVs:Velocidad superficial
del agua actualHa:Altura mxima de agua en la avenidah:Profundidad
actual en el centro del ro
Vs=3.2m/sh=0.19mHa=0.203m( debera ser mayor que h )
Va=Vs * Ha / h : Va=3.421m/sCaudal de avenida: Qmax=Va *
Aa22.24m3/s
De los dos caudales mximos calculados se adoptaran lo
siguiente:
1.- el mximo de los caudales2.- el promedio de los caudales3.-
la media ponderada
1
CAUDAL MAXIMO SECCION 1 Qmax=22.24m3/s
CALCULO DEL MAXIMO CAUDAL EN LA SECCION C-C
A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTE
Cota de N.A.M.E dejada por las huellas:1382.7m.s.n.mAa : Area de
la seccin del ro en la avenida:7.789m2P : perimetro mojado de la
avenida:30.387mS : pendiente de la superficie del fondo de cauce
:0.0169n : rugosidad del cauce del ro.:0.045
Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / nQmax=9.08m3/s
B.-METODO DE LA VELOCIDAD Y AREA
Ba =16.859mcoef. =0.8Aa7.789m2
Ha =( coef.)* Aa / Ba
Ha = 0.37m
Va = Vs * Ha / h
Vs=1.4m/sh=0.53mHa=0.370m( debera ser mayor que h )
Va=Vs * Ha / h : Va=0.976m/sCaudal de avenida: Qmax=Va *
Aa7.60m3/s
De los dos caudales mximos calculados se adoptaran lo
siguiente:
1.- el mximo de los caudales2.- el promedio de los caudales3.-
la media ponderada
1
CAUDAL MAXIMO SECCION 2 Qmax=9.08m3/s
CALCULO DEL MAXIMO CAUDAL EN LA SECCION 0 + 160
A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTE
Cota de N.A.M.E dejada por las huellas:1376m.s.n.mAa : Area de
la seccin del ro en la avenida:5.364m2P : perimetro mojado de la
avenida:16.785mS : pendiente de la superficie del fondo de cauce
:0.0269n : rugosidad del cauce del ro.:0.045
Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / nQmax=9.14m3/s
B.-METODO DE LA VELOCIDAD Y AREA
Ba =8.25mcoef. =0.8Aa5.364m2
Ha =( coef.)* Aa / Ba
Ha = 0.52m
Va = Vs * Ha / h
Vs=1.4m/sh=0.4mHa=0.520m( debera ser mayor que h )
Va=Vs * Ha / h : Va=1.821m/sCaudal de avenida: Qmax=Va *
Aa9.77m3/s
De los dos caudales mximos calculados se adoptaran lo
siguiente:
1.- el mximo de los caudales2.- el promedio de los caudales3.-
la media ponderada
1
CAUDAL MAXIMO SECCION 3 Qmax=9.77m3/s
SELECCIN DEL CAUDAL MAXIMO EN LAS TRES SECCIONES
De los tres caudales mximos calculados se adoptaran lo
siguiente:
1.- el mximo de los caudales2.- el promedio de los caudales3.-
la media ponderada
1
CAUDAL MAXIMO SELECCIONADO Qmax=22.24m3/s
Luego con el caudal mximo adoptado se ingresara nuevamente en la
formula de Manning y se hallara el nuevo valor de la altura de agua
de mximas avenidas.
Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / n
Qmax.= A^(5/3) * S^(1/2) P^(2/3) * n
Qmax.= ( Aa+ &A)^(5/3) * S^(1/2) (1.1P)^(2/3) * n
&A=[ Qmax * n * (1.1P)^(2/3) / S^(1/2) ]^(3/5) -
Aa&A=5.024m2&A= (Ba+&H)*&H=5.024m2
INCREMENTE EL N.A.M.E EN &H=0.50m
NUEVA COTA DE N.A.M.E.=1381.70m.s.n.m
CAUDAL MAXIMO Qmax=22.2m3/s
PUENTE CARROZABLE SOBRE QUEBRADA QUANDACALCULO DEL TIRANTE
MAXIMO EN FUNCION AL CAUDAL DE MAXIMA AVENIDADebido a la falta de
informacin hidrometereolgica en determinadas zonas que justifiquen
el diseo hidraulico de las estructuras proyectadas, se plantean
metodos de calculo empircos en base a observaciuones y parametros
determinados de acuerdo a las caractersticas geomorfolgicas y de
cobertura vegetal de la zona donde se ubica el proyecto.Con la
finanlidad de obtener la altura maxima que tendr el puente se
calcularan los caudales instantaneos , por medio de diferentes
metodos empiricos; de esta forma determinaremos el maximo caudal
,Luego con este caudal calculado utililizando la formula de Maning
obtendremos una nueva altura de agua, queser mayor a la marca de la
huella dejada por el agua en una mxima avenida. CALCULO DEL MAXIMO
CAUDAL EN LA SECCION 1-1A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTE Para
aplicar el siguiente mtodo debe realizarse los siguientes trabajos
de campo:1-Seleccin de varios tramos del ro2-Levantamiento
topogrfico de las secciones tranversales seleccionadas ( 3
secciones mnimas ) 3-Determinacin de la pendiente de la superficie
de agua con las marcas o huellas dejadas por las aguas de mximas
avenidas4-Elegir un valor de coeficiente de rugosidad ( n ) el ms
ptimo.5-Aplicar clculos en la formula de Manning.Qmax. = A *
R^(2/3) * S^(1/2) / nQmax. = A * R^(2/3) * S^(1/2) / nA:rea de la
seccin humeda ( m2)R:rea de la seccin humeda/ perimetro mojado
S:pendiente de la superficie del fondo de cauce n: rugosidad del
cauce del ro.La siguiente tabla nos muestra los distinto valores de
"n" que se adoptaran:SEGUN COWAN:
Condiciones del ro:material del cauce:AterrosoBrocosoCgravoso
finoDgravoso gruesomaterial del cauce adoptado:C=0.024
Grado de irregularidad:AningunaBleveCregularDsevero
Grado de irregularidad adoptado:C=0.01
SeccionesAleveVariablesBregularCsevero
variacin de la secccin adoptada:C=0.015
Efecto de las obstrucciones:AdespreciablesBmenorCapreciable
Dsevero
Efecto de las obstrucciones adoptado:C=0.02
vegetacin:AningunaBpocoCregularDalta
vegetacin adoptada:C=0.025
grado de sinuosidad:AInsignificanteBregularCconsiderable
grado de sinuosidad adoptado:B=1.15 valor de " n " adoptado segn
COWAM n = 0.1081SEGUN SCOBEY:Condiciones del ro:n = 0.025Cauce de
tierra natural limpios con buen alineamiento con o sin algo de
vegetacin en los taludes y gravillas dispersasen los taludesn =
0.030Cauce de piedra fragmentada y erosionada de seccin variable
con algo de vegetacin en los bordes y considerable pendiente( tpico
de los ros de entrada de ceja de selva )n = 0.035Cauce de grava y
gravilla con variacin considerable de la seccin transversal con
algo de vegetacin en los taludes ybaja pendiente.( tpico de los ros
de entrada de ceja de selva )n = 0.040-0.050Cauce con gran cantidad
de canto rodado suelto y limpio, de seccin transversal variable con
o sin vegetacion en los taludes( tpicos de los ros de la sierra y
ceja de selva )n = 0.060-0.075Cauce con gran crecimiento de maleza,
de seccin obstruida por la vegetacin externa y acutica de
lineamiento y seccin irregular. ( tpico de los ros de la selva )
valor de " n " adoptado segn SCOBEY n = 0.045Seleccionando el menor
valor de "n" de estos dos criterios0.045Cota de N.A.M.E dejada por
las huellas:508m.s.n.mAa : Area de la seccin del ro en la
avenida:45.5m2P : perimetro mojado de la avenida:36.20mS :
pendiente de la superficie del fondo de cauce :0.06n : rugosidad
del cauce del ro.:0.045
Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / nQmax. =288.45m3/s
B.-METODO DE LA VELOCIDAD Y AREA Para aplicar el siguiente mtodo
debe realizarse los siguientes trabajos de campo:1-Seleccin de 2
tramos del ro2-Medir la profundidad actual en el centro del ro ( h
)3-Levantamiento topogrfico de las secciones tranversales
seleccionadas indicando marcas o huellas dejadas por las aguas de
mximas avenidas.4-Medir la velocidad superficial del agua ( Vs )
que discurre tomando en cuenta el tiempo que demora un objeto
flotante en llegar de un punto a otro en una seccin regularmente
uniforme, habindose previamente definido la distancia entre ambos
puntos.5-Calcular el rea de la seccin transversal del ro durante la
avenida dejadas por las huellas ( Aa ). el rea se puede calcular
usando la regla de Simpson o dibujando la seccin en papel
milimetrado.6-Aplicar clculos en las siguientes formulas:Ha =(
coef.)* Aa / Ba
Ha:Altura mxima de agua en la avenidaAa:Area de la seccin del ro
en la avenidaBa:Ancho mximo del espejo de agua en la
avenida.coef.:Coeficiente de amplificacin adoptado
Ba =35.5mcoef. =2.5Aa18.64m2
Ha =( coef.)* Aa / Ba
Ha = 1.31mVa = Vs * Ha / hVa:Velocidad de agua durante la
avenidaVs:Velocidad superficial del agua actualHa:Altura mxima de
agua en la avenidah:Profundidad actual en el centro del
roVs=2.5m/sh=0.7mHa=1.313m( debera ser mayor que h )
Va=Vs * Ha / h : Va=4.688m/sCaudal de avenida: Qmax=Va *
Aa87.39m3/s
De los dos caudales mximos calculados se adoptaran lo
siguiente:1.- el mximo de los caudales2.- el promedio de los
caudales3.- la media ponderada
1CAUDAL MAXIMO SECCION 1 Qmax=288.45m3/sCALCULO DEL MAXIMO
CAUDAL EN LA SECCION 2-2A.-METODO DE LA SECCION Y LA PENDIENTECota
de N.A.M.E dejada por las huellas:510.9m.s.n.mAa : Area de la
seccin del ro en la avenida:20.76m2P : perimetro mojado de la
avenida:25.20mS : pendiente de la superficie del fondo de cauce
:0.06n : rugosidad del cauce del ro.:0.045
Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / nQmax. =99.31m3/s
B.-METODO DE LA VELOCIDAD Y AREABa =20.2mcoef. =2.5Aa16.48m2
Ha =( coef.)* Aa / Ba
Ha = 2.04mVa = Vs * Ha / hVs=2.5m/sh=0.7mHa=2.040m( debera ser
mayor que h )
Va=Vs * Ha / h : Va=7.284m/sCaudal de avenida: Qmax=Va *
Aa120.05m3/sDe los dos caudales mximos calculados se adoptaran lo
siguiente:1.- el mximo de los caudales2.- el promedio de los
caudales3.- la media ponderada
1CAUDAL MAXIMO SECCION 2 Qmax=120.05m3/s
SELECCIN DEL CAUDAL MAXIMO EN LAS DOS SECCIONESDe los tres
caudales mximos calculados se adoptaran lo siguiente:1.- el mximo
de los caudales2.- el promedio de los caudales3.- la media
ponderada
1CAUDAL MAXIMO SELECCIONADO Qmax=288.45m3/sLuego con el caudal
mximo adoptado se ingresara nuevamente en la formula de Manning y
se hallara el nuevo valor de la altura de agua de mximas
avenidas.Qmax. = A * (A/P)^(2/3) * S^(1/2) / nQmax.= A^(5/3) *
S^(1/2) P^(2/3) * n
Qmax.= ( Aa+ &A)^(5/3) * S^(1/2) (1.1P)^(2/3) * n&A=[
Qmax * n * (1.1P)^(2/3) / S^(1/2) ]^(3/5) - Aa&A=1.768m2&A=
(Ba+&H)*&H=1.768m2INCREMENTE EL N.A.M.E EN
&H=0.05mNUEVA COTA DE N.A.M.E.=508.05m.s.n.mCAUDAL MAXIMO
Qmax=288.5m3/s
ClcSocavSOCAVACION
PROYECTO :PUENTE CARROZABLE PILLUNYAN DE EXPEDIENTE
:319980087ZONAL :CHICLAYO
SOCAVACION :
La socavacin que se produce en un ro no puede ser calculada con
exactitud, solo estimada, muchos factores intervienen en la
ocurrencia de este fenmeno, tales como:
- El caudal-Tamao y conformacin del material del cauce- Cantidad
de transporte de slidos Las ecuaciones que se presentan a
continuacin son una gua para estimar la geometra hidrulica del
cauce de un ro. Las mismas estn en funcin del material del
cauce.
SOCAVACION GENERAL DEL CAUCE:
Es aquella que se produce a todo lo ancho del cauce cuando
ocurre una crecida debido al efecto hidrulico de un estrechamiento
de la seccin; la degradacin del fondo de cauce se detiene cuando se
alcanzan nuevas condiciones deequilibrio por disminucin de la
velocidad, a causa del aumento de la seccin transversal debido al
proceso de erosin.Para la determinacin de la socavacin general se
empleara el criterio de Lischtvan - Levediev :
Velocidad erosiva que es la velocidad media que se requiere para
degradar el fondo esta dado por las siguientes expresiones:
Ve = 0.60 gd1.18 b Hsx ; m/seg suelos cohesivosVc = 0.68 b dm
0.28 Hsx; m/seg suelos no cohesivos
En donde:Ve = velocidad media suficiente para degradar el cauce
en m/seg.gd = peso volumtrico del material seco que se encuentra a
una profundidad Hs, medida desde la superficie del agua ( Ton/m3)b
= coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la
avenida que se estudia. Ver tabla N 3x = es un exponente variable
que esta en funcin del peso volumtrico gs del material seco (Ton/m3
)Hs = tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer que
valor de Ve se requiere para arrastrar y levantar al material ( m
)dm= es el dimetro medio ( en mm ) de los granos del fondo obtenido
segn la expresin.dm =0.01 S di pi en el cual di = dimetro medio, en
mm, de una fraccin en la curva granulomtrica de la muestra total
que se analizapi = peso de esa misma porcin, comparada respecto al
peso total de la muestra. Las fracciones escogidas no deben ser
iguales entre si.
( 1 ) - Perfil antes de la erosin.( 2 ) - Perfil despus de la
erosin
Clculo de la profundidad de la socavacin en suelos
homogneos:Suelos cohesivos:Hs = a Ho5/3 1 / (1 + x) 0.60b
gd1.18Suelos no cohesivos:Hs = a Ho5/3 1 / (1 + x) 0.68b dm0.28
Donde:a =Qd / (Hm5/3 Be m)Qd = caudal de diseo (m3/seg)Be =
ancho efectivo de la superficie del lquido en la seccin
transversalm = coeficiente de contraccin. Ver tabla N 1Hm =
profundidad media de la seccin = Area / Be x = exponente variable
que depende del dimetro del material y se encuentra en la tabla N
2dm = dimetro medio (mm)
TABLA N 1COEFICIENTE DE CONTRACCION, mVelocidad media en
laLongitud libre entre dos estribosseccin, en m / seg 10 13 16 18
21 25 30 42 52 63 106 124 200Menor de 1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.96 0.97 0.98 0.99
0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.001.50 0.94 0.96 0.97
0.97 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 2.00 0.93 0.94
0.95 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 2.50 0.90
0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 3.00
0.89 0.91 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99
0.993.50 0.87 0.90 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99
0.99 0.99 4.00 o mayor 0.85 0.89 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97
0.98 0.99 0.99 0.99
TABLA N 2VALORES DE X PARA SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS
SUELOS COHESIVOSSUELOS NO COHESIVOSP. ESPECIFICOxdm (mm)xgd
(Tn/m3)0.800.520.050.430.830.510.150.420.860.500.500.410.880.491.000.400.900.481.500.390.930.472.500.380.960.464.000.370.980.456.000.361.000.448.000.351.040.4310.000.341.080.4215.000.331.120.4120.000.321.160.4025.000.311.200.3940.000.301.240.3860.000.291.280.3790.000.281.340.36140.000.271.400.35190.000.261.460.34250.000.251.520.33310.000.241.580.32370.000.231.640.31450.000.221.710.30570.000.211.800.29750.000.201.890.281000.000.192.000.27TABLA
N 3VALORES DEL COEFICIENTE bPeriodo de retornoCoeficientedel gasto
de diseob( aos )
20.8250.86100.90200.94500.971001.005001.05
SOCAVACION AL PIE DE LOS ESTRIBOS:
El mtodo que ser expuesto se debe a K. F. Artamonov y permite
estimar no solo la profundidad de socavacin al pie deestribos, sino
adems al pie de espigones. Esta erosin depende del gasto que
tericamente es interseptado por el espign,relacionando con el gasto
total que escurre por el ro, del talud que tienen los lados del
estribo y del ngulo que el eje longitudinal de la obra forma con la
corriente. El tirante incrementado al pie de un estribo medido
desde la superficie libre dela corriente, esta dada por:
St = Pa Pq PR Hoen que
Pa = coeficiente que depende del ngulo a que forma el eje del
puente con la corriente, como se indica en la figura siguiente; su
valor se puede encontrar en la tabla N 4Pq = coeficiente que
depende de la relacin Q1/Q, en que Q1 es el gasto que tericamente
pasaria por el lugar ocupado por el estribo si ste no existiera y
Q, es el gasto total que escurre por el ro. El valor de Pq puede
encontrarse en la tabla N 5PR = coeficiente que depende del talud
que tienen los lados del estribo, su valor puede obtenerse en la
tabla N 6Ho = tirante que se tiene en la zona cercana al estribo
antes de la erosin
TABLA N 4VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pa EN FUNCION DE a a
30 60 90 120 150 Pa 0.84 0.94 1.00 1.07 1.19
TABLA N 5VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pq EN FUNCION DE
Q1/QQ1/Q 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 Pq 2.00 2.65 3.22
3.45 3.67 3.87 4.06 4.20
TABLA N 6VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO PR EN FUNCION DE
RTALUD R 0 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 PR 1.00 0.91 0.85 0.83 0.61
0.50
DETERMINACION DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION
TIPO DE CAUCE2 (ver cuadro adjunto)CAUCETIPOSUELO COHESIVO1SUELO
NO COHESIVO2A.- Clculo de la socavacin general en el cauce:
Hs = profundidad de socavacin (m)Qd = caudal de diseo10.00
m3/segBe = ancho efectivo de la superficie de agua8.25 mHo =
tirante antes de la erosin1.00 mVm = velocidad media en la
seccin3.20 m/segm = coheficiente de contraccion. Ver tabla N
10.95gd = peso especifico del suelo del cauce1.80Tn/m3dm = dimetro
medio200.00 mmx = exponente variable. Ver tabla N 20.278Tr =
Periodo de retorno del gasto de diseo50.00 aosb = coeficiente que
depende de la frecuencia del caudal de diseo. Ver tabla N 30.97A =
rea de la seccin hidrulica3.13 m2Hm = profundidad media de la
seccin0.379 ma = 6.434Entonces,
Hs =1.86 m
ds = profundidad de socavacin respecto al fondo del cauce
ds =0.86 m
Asumimosds = 0.90 m
B.- Clculo de la socavacin al pie de estribos:
1.- Estribo margen izquierda aguas abajoSt = tirante
incrementado al pie del estribo debido a la socavacin en mts.Ho =
tirante que se tiene en la zona cercana al estribo antes de la
erosion0.50 mQ = caudal de diseo10.00 m3/segQ1 = caudal que
tericamente pasara por el lugar ocupado por el estribo de la margen
izquierda6.00 m3/segQ1/Q =0.60Pq = coeficiente que depende de la
relacin Q1/Q. Ver tabla N 52.46a = ngulo que forma el eje del
estribo con la corriente120.00Pa = coeficiente que depende del
ngulo a . Ver tabla N 4 1.07R = talud que tiene el estribo 0.25PR =
coeficiente que depende del talud que tiene el estribo. Ver tabla N
60.96Entonces,
St =1.26 m
ds = profundidad de socavacin respecto al fondo del cauce
So =0.76 m
Por Criterio prctico;
AsumimosSo = 0.80 m
2.- Estribo margen derecha aguas abajoSt = tirante incrementado
al pie del estribo debido a la socavacin en mts.Ho = tirante que se
tiene en la zona cercana al estribo antes de la erosin0.70 mQ =
caudal de diseo10.00 m3/segQ1 = caudal que tericamente pasara por
el lugar ocupado por el estribo de la margen derecha6.00 m3/segQ1/Q
=0.60Pq = coeficiente que depende de la relacin Q1/Q. Ver tabla N
52.26a = ngulo que forma el eje del estribo con la corriente60.00Pa
= coeficiente que depende del ngulo a . Ver tabla N 4 0.94R = talud
que tiene el estribo 0.25PR = coeficiente que depende del talud que
tiene el estribo. Ver tabla N 60.96Entonces,
St =1.43 m
ds = profundidad de socavacin respecto al fondo del cauce
So =0.73 mPor Criterio prctico;
AsumimosSo = 0.80 m
SOCAVACION
PROYECTO :PUENTE CARROZABLE SOBRE QUEBRADA QUANDAN DE EXPEDIENTE
:319980087ZONAL :CHICLAYO
SOCAVACION :
La socavacin que se produce en un ro no puede ser calculada con
exactitud, solo estimada, muchos factores intervienen en la
ocurrencia de este fenmeno, tales como:
- El caudal-Tamao y conformacin del material del cauce- Cantidad
de transporte de slidos Las ecuaciones que se presentan a
continuacin son una gua para estimar la geometra hidrulica del
cauce de un ro. Las mismas estn en funcin del material del
cauce.
SOCAVACION GENERAL DEL CAUCE:
Es aquella que se produce a todo lo ancho del cauce cuando
ocurre una crecida debido al efecto hidrulico de un estrechamiento
de la seccin; la degradacin del fondo de cauce se detiene cuando se
alcanzan nuevas condiciones deequilibrio por disminucin de la
velocidad, a causa del aumento de la seccin transversal debido al
proceso de erosin.Para la determinacin de la socavacin general se
empleara el criterio de Lischtvan - Levediev :Velocidad erosiva que
es la velocidad media que se requiere para degradar el fondo esta
dado por las siguientes expresiones:Ve = 0.60 gd1.18 b Hsx ; m/seg
suelos cohesivosVc = 0.68 b dm 0.28 Hsx; m/seg suelos no
cohesivos
En donde:Ve = velocidad media suficiente para degradar el cauce
en m/seg.gd = peso volumtrico del material seco que se encuentra a
una profundidad Hs, medida desde la superficie del agua ( Ton/m3)b
= coeficiente que depende de la frecuencia con que se repite la
avenida que se estudia. Ver tabla N 3x = es un exponente variable
que esta en funcin del peso volumtrico gs del material seco (Ton/m3
)Hs = tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer que
valor de Ve se requiere para arrastrar y levantar al material ( m
)dm= es el dimetro medio ( en mm ) de los granos del fondo obtenido
segn la expresin.dm =0.01 S di pi en el cual di = dimetro medio, en
mm, de una fraccin en la curva granulomtrica de la muestra total
que se analizapi = peso de esa misma porcin, comparada respecto al
peso total de la muestra. Las fracciones escogidas no deben ser
iguales entre si.
( 1 ) - Perfil antes de la erosin.( 2 ) - Perfil despus de la
erosin
Clculo de la profundidad de la socavacin en suelos
homogneos:Suelos cohesivos:Hs = a Ho5/3 1 / (1 + x) 0.60b
gd1.18Suelos no cohesivos:Hs = a Ho5/3 1 / (1 + x) 0.68b dm0.28
Donde:a =Qd / (Hm5/3 Be m)Qd = caudal de diseo (m3/seg)Be =
ancho efectivo de la superficie del lquido en la seccin
transversalm = coeficiente de contraccin. Ver tabla N 1Hm =
profundidad media de la seccin = Area / Be x = exponente variable
que depende del dimetro del material y se encuentra en la tabla N
2dm = dimetro medio (mm)
TABLA N 1COEFICIENTE DE CONTRACCION, mVelocidad media en
laLongitud libre entre dos estribosseccin, en m / seg 10 13 16 18
21 25 30 42 52 63 106 124 200 Menor de 1 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.96 0.97 0.98 0.99
0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.50 0.94 0.96 0.97
0.97 0.97 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 2.00 0.93 0.94
0.95 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 2.50 0.90
0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00 3.00
0.89 0.91 0.93 0.94 0.95 0.96 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99
3.50 0.87 0.90 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99
0.99 4.00 o mayor 0.85 0.89 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98
0.99 0.99 0.99
TABLA N 2VALORES DE X PARA SUELOS COHESIVOS Y NO COHESIVOS
SUELOS COHESIVOSSUELOS NO COHESIVOSP. ESPECIFICOxdm (mm)xgd
(Tn/m3)0.800.520.050.430.830.510.150.420.860.500.500.410.880.491.000.400.900.481.500.390.930.472.500.380.960.464.000.370.980.456.000.361.000.448.000.351.040.4310.000.341.080.4215.000.331.120.4120.000.321.160.4025.000.311.200.3940.000.301.240.3860.000.291.280.3790.000.281.340.36140.000.271.400.35190.000.261.460.34250.000.251.520.33310.000.241.580.32370.000.231.640.31450.000.221.710.30570.000.211.800.29750.000.201.890.281000.000.192.000.27
TABLA N 3VALORES DEL COEFICIENTE bPeriodo de
retornoCoeficientedel gasto de diseob( aos )
20.8250.86100.90200.94500.971001.005001.05
SOCAVACION AL PIE DE LOS ESTRIBOS:
El mtodo que ser expuesto se debe a K. F. Artamonov y permite
estimar no solo la profundidad de socavacin al pie deestribos, sino
adems al pie de espigones. Esta erosin depende del gasto que
tericamente es interseptado por el espign,relacionando con el gasto
total que escurre por el ro, del talud que tienen los lados del
estribo y del ngulo que el eje longitudinal de la obra forma con la
corriente. El tirante incrementado al pie de un estribo medido
desde la superficie libre dela corriente, esta dada por:
St = Pa Pq PR Hoen que
Pa = coeficiente que depende del ngulo a que forma el eje del
puente con la corriente, como se indica en la figura siguiente; su
valor se puede encontrar en la tabla N 4Pq = coeficiente que
depende de la relacin Q1/Q, en que Q1 es el gasto que tericamente
pasaria por el lugar ocupado por el estribo si ste no existiera y
Q, es el gasto total que escurre por el ro. El valor de Pq puede
encontrarse en la tabla N 5PR = coeficiente que depende del talud
que tienen los lados del estribo, su valor puede obtenerse en la
tabla N 6Ho = tirante que se tiene en la zona cercana al estribo
antes de la erosin
TABLA N 4VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pa EN FUNCION DE a a
30 60 90 120 150 Pa 0.84 0.94 1.00 1.07 1.19
TABLA N 5VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO Pq EN FUNCION DE
Q1/QQ1/Q 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 Pq 2.00 2.65 3.22
3.45 3.67 3.87 4.06 4.20
TABLA N 6VALORES DEL COEFICIENTE CORRECTIVO PR EN FUNCION DE
RTALUD R 0 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 PR 1.00 0.91 0.85 0.83 0.61
0.50
DETERMINACION DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION
TIPO DE CAUCE2 (ver cuadro adjunto)CAUCETIPOSUELO COHESIVO1SUELO
NO COHESIVO2A.- Clculo de la socavacin general en el cauce:
Hs = profundidad de socavacin (m)Qd = caudal de diseo186.20
m3/segBe = ancho efectivo de la superficie de agua34.85 mHo =
tirante antes de la erosin1.65 mVm = velocidad media en la
seccin1.80 m/segm = coheficiente de contraccion. Ver tabla N
10.97gd = peso especifico del suelo del cauce1.20Tn/m3dm = dimetro
medio40.00 mmx = exponente variable. Ver tabla N 20.300Tr = Periodo
de retorno del gasto de diseo20.00 aosb = coeficiente que depende
de la frecuencia del caudal de diseo. Ver tabla N 30.94A = rea de
la seccin hidrulica444.81 m2Hm = profundidad media de la
seccin1.800 ma = 2.068Entonces,
Hs =2.12 m
ds = profundidad de socavacin respecto al fondo del cauce
ds =0.47 m
Asumimosds = 1.00 m
B.- Clculo de la socavacin al pie de estribos:
1.- Estribo margen izquierda aguas abajoSt = tirante
incrementado al pie del estribo debido a la socavacin en mts.Ho =
tirante que se tiene en la zona cercana al estribo antes de la
erosion1.00 mQ = caudal de diseo186.20 m3/segQ1 = caudal que
tericamente pasara por el lugar ocupado por el estribo de la margen
izquierda12.00 m3/segQ1/Q =0.06Pq = coeficiente que depende de la
relacin Q1/Q. Ver tabla N 52.00a = ngulo que forma el eje del
estribo con la corriente123.00Pa = coeficiente que depende del
ngulo a . Ver tabla N 4 1.07R = talud que tiene el estribo 0.25PR =
coeficiente que depende del talud que tiene el estribo. Ver tabla N
61.46Entonces,
St =3.12 m
ds = profundidad de socavacin respecto al fondo del cauce
So =2.12 m
AsumimosSo = 2.15 m
2.- Estribo margen derecha aguas abajoSt = tirante incrementado
al pie del estribo debido a la socavacin en mts.Ho = tirante que se
tiene en la zona cercana al estribo antes de la erosin1.00 mQ =
caudal de diseo186.20 m3/segQ1 = caudal que tericamente pasara por
el lugar ocupado por el estribo de la margen derecha37.00
m3/segQ1/Q =0.20Pq = coeficiente que depende de la relacin Q1/Q.
Ver tabla N 52.00a = ngulo que forma el eje del estribo con la
corriente57.00Pa = coeficiente que depende del ngulo a . Ver tabla
N 4 0.94R = talud que tiene el estribo 0.25PR = coeficiente que
depende del talud que tiene el estribo. Ver tabla N
61.46Entonces,
St =2.74 m
ds = profundidad de socavacin respecto al fondo del cauce
So =1.74 m
AsumimosSo = 2.15 m
Hoja1
Hoja1 (2)
Hoja1 (3)
Hoja1 (4)