UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO" FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA DEPENDE EL PRO¡:) . ·:.·:::· e e . m DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS, 2013." Presentado por: Roger David, COCHACHIN VILLANUEVA TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO AGRÍCOLA Huaraz, Perú 2014
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UNIVERSIDAD NACIONAL FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS …
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UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA AGRÍCOLA
~IJOS DEPENDE EL PRO¡:)
~ . ·:.·:::· ~ e e . m
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM:
17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS, 2013."
Presentado por:
Roger David, COCHACHIN VILLANUEVA
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE
INGENIERO AGRÍCOLA
Huaraz, Perú
2014
·,
. UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
·FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIUDAD UNIVERSITARIA- SHANCAYAN
TELEFAX -043426588-106 HUARAZ PERU
ACTA DE CONFORMIDAD
Los Miembros del Jurado de Tesis que suscriben y habiendo realizado la Sustentación de
Tesis, del programa de titulación, presentado por el Bachiller ROGER DA VID COCHACHIN
VILLANUEVA, denominado: "DISEÑO DE MURO DE GA VIONES PARA LA
PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO
KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC
RAS, 2013 ",el día 29 de Enero del 2015 autorizada con Resolución Decanatural N°039-2015-
UNASAM-FCA/D de fecha 27 dé Enero del2015-.
En consecuencia queda en condición para ser calificado apto por el Consejo de Facultad y
Consejo Universitario, Recibir el Título de Ingeniero INGENIERO AGRÍCOLA de
Conformidad con la Ley Universitaria y el Estatuto de la Universidad.
----------------~~----------M. Se Javier 'tberto Cotos Vera PRESIDENTE DEL JURADO
·FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIUDAD UNIVERSITARIA- SHANCAYAN
TELEFAX -043426588-106 HUARAZ PERU
ACTA DE SUSTENTACIÓN DE TESIS
Los miembros del Jurado de Tesis que suscriben, reunidos para escuchar y evaluar la sustentación de la Tesis del Programa de Titulación Profesional, presentado por el Bachiller en Ingeniera Agrícola, ROGER DA VID COCHACHIN VILLANUEV A, denominada: "DISEÑO DE MURO DE GA VIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS, 2013". Escuchada la sustentación y las respuestas a las preguntas y observaciones formuladas, la declaramos:
CON EL CALIFICATIVO DE (*)
En consecuencia, queda en condiciones de ser calificado APTO por el Consejo de Facultad,
de la Facultad de Ciencias Agrarias y por el Consejo Universitario de la Universidad Nacional "Santiago Antúnez de Mayolo" y recibir el Título de INGENIERO AGRICOLA, de confonnidad con la Ley Universitaria y el Estatuto de la Universidad.
----------------~~-----------M. Se Javier Alberto Cotos Vera PRESIDENTE DEL JURADO
El valor real es un múltiplo de 76,2mm (3"). Esta tabla hace referencia a las medidas normalizadas, hay medidas no estándares disponibles en tamaños múltiplos de la apertura de la malla. La tolerancia permisible para L x A x A es de+ 3,5mm.
Cuadro 2.1 Medidas nominales de gaviones y gaviones Mattresses
estándares
Fuente: Bianchini Ingeniero, (1959).
(b) Corrosión y abrasión
Según J aimes, ( 1977). La corrosión de la malla se presenta en obras con
gaviones que están en contacto permanente con aguas negras, ya que estas
tienen un alto contenido de sustancias químicamente corrosivas que atacan la
malla del gavión, hasta el punto de destruir. Conjuntamente con el proceso de
corrosión se presenta el problema de la abrasión o sea del desgaste por acción
de corrientes de agua con sedimentos. J aimes explica el proceso de la siguiente
manera: "Esta falla se debe a la presencia de agua con material abrasivo en
suspensión. Redescubriendo los gaviones en concreto a la altura de las aguas
medias se evita la acción abrasiva sobre las mallas."
(e) Protección contra la corrosión y abrasión
Según Tibanta Tuquerres, (2012). Considera tres tipos de protección contra la
corrosión y abrasión.
Proceso de galvanizado
Los alambres utilizados para gaviones son alambres recubiertos de Zinc o sea
Galvanizados. El galvanizado es práctico cuando depende de la proporción de
peso de zinc por área de alambre expuesto. El alambre solamente galvanizado
se le aprovecha en obras no expuestas al agua o en aguas claras y limpias.
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Recubrimiento con asfalto
Podemos utilizar como protección adicional al galvanizado con el
recubrimiento por inmersión en temperatura caliente en asfalto. Esta capa de
asfalto aísla parcialmente de la humedad y previene la corrosión pero tiene muy
poca resistencia a la abrasión.
Recubrimientos con P.V.C
El P.V.C. aísla totalmente de la humedad y resiste en forma apreciable la
corrosión. Su principal ventaja es la protección contra las aguas saladas y las
aguas servidas, siendo el ideal para el uso en cañadas de aguas negras o en
zonas costeras.
Al aplicársele cobertura de P.V.C. u otro material plástico los manuales de uso
por lo general disminuyen el diámetro del alambre galvanizado en virtud de la
resistencia adicional que provee la cobertura plástica así:
Calibre 10 galvanizado se reemplaza por calibre 14 recubierto de P. V. C.
Calibre 12 galvanizado se reemplaza por calibre 14 recubierto de P. V. C.
En el caso de cobertura asfáltica no es recomendable el disminuir el calibre.
C. MURO DE GA VIONES
En la tesis realizada en la universidad San Francisco de Quito sobre diseño de
diques de gaviones para el control de la erosión en ríos de montaña. Indica que
"Los muros de gaviones están formados por la superposición de cajas de fonna
prismática, fabricadas generalmente de enrejado de alambre galvanizado,
rellenadas de rocas de pequeño tamaño". (Tibanta Tuquerres, 2012, p23)
D. VENTAJAS DE MURO DE GA VIONES
Según Maccaferri gavions (1998). Indica las siguientes ventajas.
a) Durabilidad
La triple capa de zinc o "galvanización pesada" (ASTM A641), así como el
Bezinal (ASTM A856), aseguran una buena protección de PVC, el cual es
recomendado en casos de corrosión severa.
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b) Resistencia
Los materiales utilizados para la fabricación de los gaviones cumplen con los
estándares internacionales de calidad más exigente, asegurando de esta forma
un gavión 100% confiable.
e) Economía
La facilidad de armado de los gaviones hace que estos no requieran mano de
obra especializada. Las herramientas necesarias son simples (cizallas, alicates,
etc.), logrando altos rendimientos en la instalación. Las piedras de relleno
muchas veces son extraídas del mismo lugar donde se efectúa la instalación
influyendo a favor de la reducción del costo final de la obra
d) Flexibilidad
Los gaviones permiten que las estructuras se deformen sm perder su
funcionalidad. Esta propiedad es esencialmente importante cuando la obra
debe soportar grandes empujes del terreno y a la vez está fundada sobre suelos
inestables o expuestos a grandes erosiones. Al contrario de las estructuras
rígidas, el colapso no ocurre de manera repentina, lo que permite acciones de
recuperación eficientes
e) Versatilidad
Por la naturaleza de los materiales que se emplean en la fablicación de los
gaviones éstos penniten que su construcción sea de manera manual o
mecanizada en cualquier condición climática, ya sea en presencia de agua o en
lugares de dificil acceso. Su construcción es rápida y entra en funcionamiento
inmediatamente después de construido, del mismo modo, permite su ejecución
por etapas y una rápida reparación si se produjera algún tipo de falla.
f) Estética
Los gaviones se integran armoniosamente de forma natural a su entorno,
pe1mitiendo el crecimiento de vegetación conservando el ecosistema
preexistente.
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g) Permeabilidad
Los gaviones al estar constituidos por malla y piedras, son estructuras
altamente penneables, lo que impide que se generen presiones hidrostáticas
para el caso de obras de defensas ribereñas, del mismo modo se constituyen
como drenes que permiten la evacuación de las aguas, anulando la posibilidad
de que se generen empujes desde la cara seca de la estructura.
E. APLICACIÓN EN MEDIO HIDRÁULICA
Rocha Arturo, (1998). Menciona que "Los gaviones metálicos constituyen uno de
las soluciones más aplicadas en el medio hidráulico desde hace más de un siglo.
Gracias a su gran versatilidad y resistencia son aptos para todo tipo de
emplazamientos, desde el origen de los ríos hasta se desembocadura en lagos,
embalses y en el mar."
Río
Hay tres grandes ideas, según Rocha Arturo,(1998). Que debemos tener
presentes al enfrentamos al estudio de los ríos si se quiere comprender la
mejor manera de controlarlos. Las tres ideas son fases de un mismo
problema:
1) En primer lugar debemos ver a los ríos como riqueza, como recursos
naturales, como fuentes de vida; es decir, como posibilidades de
aprovechamiento en benefício de la humanidad.
2) En segundo lugar debemos mirar a los ríos como elementos naturales de
los cuales tenemos que defendemos. Las avenidas son fenómenos
naturales, producto de la aparición de determinadas condiciones
hidrometeoro lógicas. Una inundación, en cambio, es el desbordamiento
de un río por la incapacidad del cauce para contener el caudal que se
presentan. La inundación es, pues, un fenómeno tipo hidráulico, prueba de
ello es que pueden ocurrir inundaciones sin que haya crecidas o un evento
hidrometeoro lógico extraordinario.
3) La tercera idea que debemos tener en cuenta con relación a un río es su
protección. Debemos proteger al río de la agresión humana.
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2.2.2. MARCO TEÓRICO ESPECIFICO
A) MÉTODO RACIONAL MODIFICADO
Según ía formulación propuesta por Témez (1987, 1991). Citada en el reglamento
nacional de gestión de infraestructura vial aprobado mediante decreto supremo N°
034 - 2008 - MTC "Manual de hidrología hidráulica y drenaje "del MTC, p50-
51) se indica que: permite estimar de forma sencilla caudales máximos en cuencas
de drenaje naturales con áreas menores de 770 km2 y con tiempos de
concentración (Te) de entre 0.25 y 24 horas, (Ver fórmula 2.1)
Q = 0.278 CIAK (2.1)
Siendo:
Q: Descarga máxima de diseño (m3/s)
C: Coeficiente de escorrentía para el intervalo en el que se produce.
T: Intensidad de precipitación máxima horaria (mmlh)
A: Área de la cuenca (Km2)
K: Coeficiente de uniformidad
Según MTC, (2008). Manual de hidrología hidráulica y drenaje.
Las fórmulas que definen los factores de la fórmula (2.1 ), son los siguientes:
B) EL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA C
Este coeficiente dep~nde de la intensidad de la lluvia, las características del
suelo, la vegetación y la pendiente de la superficie del suelo, (Ver fónnula 2.2)
[ = (Pd-Po)*(Pd+23*Po)
(Fd+ll*Pd)2
Pd: Precitación máxima diaria (mm)
Po: Umbral de escorrentía
Po = e~~0) - 50
Número de curvas (CN)
(2.2)
(2.3)
El MTC (2008) Indica que los números de curvas se aplican para tres condiciones,
tales como: humedad normal (AMC II). Para condiciones secas (AMC I) o
10
condiciones húmedas (AMC III), los números de curva equivalentes pueden
calcularse por, (Ver fónnula 2.4 y 2.5)
CN 1 = 4.2*CN ll 10-0.0SB*CN li
CN: Número de curva
C) INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN ( I)
(2.4)
(2.5)
En el marco de un convenio de cooperación entre el Instituto Ítalo
Latinoamericano -liLA-, el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología
-SENAMHI- y la Universidad Nacional de Ingeniería -UNI- en 1983, se
desarrollaron una familia de curvas de intensidad-duración-frecuencia,
para las distintas regiones del Perú, que
ecuación 2.6)
tiene la siguiente fonnulación, (Ver
Ít,T =a* (1 +K* Log(T)) * (t + b)n-l
Para una duración de la tormenta de t< 3 horas,
Dónde:
I =Intensidad de la lluvia en (mm/h); a= Parámetro de intensidad (mm)
K= Parámetro de frecuencia adimensional; b =Parámetro (hora)
n =Parámetro de duración (adimensional); t =Duración (hora)
T =Tiempo de retorno, (Ver fórmula 2.7)
280.1_rc0.1
1 = (;4
) * (11) 280.Lt
Siendo:
P: Precipitación máxima corregida (mm)
Te: Tiempo de concentración (horas)
(2.6)
(2.7)
La compañía minera los Chuchos S.A.C señalar que las condiciones
pluviométricas en la parte oriental de los andes no tiene el mismo comportamiento
que el flanco occidental, pues como se sabe la altitud con respecto a la
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precipitación es directa en la parte occidental, mientras que en la parte oriental
están zonificados los eventos pluviométricos y la condicionante precipitación -
altitud no es aplicable en esta zona. Bajo esta premisa se analízalos datos de
precipitación, llegando a la conclusión que mayor descarga se origina en la zona
más baja y la menor descarga sucede en la zona alta.
D) ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS HIDROLÓGICOS
MTC, (2008). Indica que el análisis de frecuencias tiene la finalidad de estimar
precipitaciones, intensidades o caudales máximos, según sea el caso, para
diferentes períodos de retorno, mediante la aplicación de modelos probabilísticos,
los cuales pueden ser discretos o continuos. En la estadística existen diversas
funciones de distribución de probabilidad teóricas; recomendándose utilizar las
siguientes funciones:
Ven Te Chow, (1994). Cita las siguientes distribuciones estadísticas para dar la
validación de datos.
a) Distribución Gumbel
La distribución de valor de tipo I conocido como distribución Gumbel es
aplicada tanto como a precipitaciones máximas como a avenidas máximas.
La función de distribución de probabilidades esta dato por la ecuación.
(Ver ecuaciones 2.8, 2.9 y 2.10)
F(X) = J e-e-oc(x-{1) dx
1.2825 OC=-
a
f3 = f1 - 0.450'
J.L: media. a : desviación estándar.
(2.8)
(2.9)
(2.10)
Lo que nos permite obtener finalmente la fórmula analítica para calcular la precipitación para un período de retomo dado T(.x): (Ver ecuación 2.11)
X = f3- 2:.¡n [-ln(Cx)-1)] (2.11)
a T(x)
b) Distribución Normal
La función de densidad de probabilidad normal
ecuación 2.12)
f(x) 1 -~c--~2 =--e 2 s s.j(2n')
se define como: (Ver
(2.12)
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Dónde
'f(x) =Función densidad normal de la variable x
X= Variable independiente
¡..t. = Parámetro de localización, igual a la media aritmética de x.
S= Parámetro de escala, igual a la desviación estándar de x.
e) Distribución Log Normal2 Parámetros
La función de distribución de probabilidad es: (Ver ecuación 2.13)
-(x-X) 2/
P(x :::; xi) = ~ fxi e( zsz) dx S.y (2n) -oo
(2.13)
Dónde X y S son los parámetros de la distribución.
Si la variable x de la ecuación (2) se reemplaza por una función y=f(x), tal
que y=log(x), la función puede normalizarse, transformándose en una ley
de probabilidades denominada log - normal, N (Y, Sy). Los valores
originales de la variable aleatoria x, deben ser transformados a y = log x,
de tal manera que:
Y= Lf=llogXifn
Dónde Y es la media de los datos de la muestra transformada. (Ver
ecuación 2 .15)
S -y-í:f=l e yl-v)z
n-1
(2.14)
(2.15)
Dónde Sy es la desviación estándar de los datos de la muestra
transfonnada. Asimismo; se tiene las siguientes relaciones: (Ver ecuación 2.16)
Cs = a/s3y
a = n ~~ (yl - Y)3 (n-l)(n-2) ~t=l (2.16)
Dónde Cs es el coeficiente de oblicuidad de los datos de la muestra
transfonnada.
d) Distribución Gamma 2 Parámetros
La función densidad es: (Ver ecuación 2.17)
(2.17)
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Válido para:
0 :S X < oo, 0 < "f < oo, 0 < ~ < 00
Dónde:
y : Parámetro de fonna
~ : Parámetro de escala
e) Distribución Log Pearson Tipo TII
La función de densidad es: (Ver ecuación 2.18)
(Lnx-xo) f(x) = (lnx-xo)Y-
1e B
x{3r(y)
Válido para:
xO ::; x < oo, -oo < xO < oo
o < ~ < oo, o <'Y < 00
Dónde:
Xo: Parámetro de posición
y : Parámetro de forma
~ : Parámetro de escala
t) Distribución Log Gumbel
(2.18)
La variable aleatoria reducida Log Gumbel, se define como: (Ver
ecuación 2.19)
Inx-tt y=-
a (2.19)
Con lo cual, la función acumulada reducida Log Gumbel es: (Ver
ecuación 2.20)
G(y) = e-e-Y (2.20)
g) Pruebas de bondad de ajuste de Kolmogorov- Smirnov
Según Aparicio, citada por MTC, (2008). Método por el cual se
comprueba la bondad de ajuste de las distribuciones, asimismo pennite
elegir la más representativa, es decir la de mejor ajuste. Esta prueba
consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia D entre
la función de distribución de probabilidad observada Fo (xm) y la
estimada F (xm): (Ver ecuación 2.21)
D = máx 1 Fo(xm)- F(xm)/ (2.21)
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Con un valor crítico que depende del número de datos y el nivel de
significancia seleccionado. Si D<d, se acepta la hipótesis nula. Esta
prueba tiene la ventaja sobre la prueba de X2 de que compara los datos
con el modelo estadístico sin necesidad de agruparlos. La función de
distribución de probabilidad observada se calcula como: (Ver ecuación
2.22)
Fo(xm) =1-m 1 (n+ 1) (2.22)
Dónde m es el número de orden de dato (xm) en una lista de mayor a
menor y n es el número total de datos.
E) COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (K)
Según MTC, (2008), (Ver fórmula 2.23)
Tc1.25 K= 1+---rc1.zs+14
Dónde:
Te= Tiempo de concentración (horas)
F) TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (TC)
Se calculó por diferentes fónnulas
Según Kirpich,_citada por MTC, (2008), (Ver fórmula 2.24) Lo.77
Te = 0.06628X 50.385
Dónde:
Te Tiempo de concentración en horas
L Longitud del cauce principal en Km
S Pendiente entre altitud máxima y mínima del cauce en m/m
(2.23)
(2.24)
Según California culverts practice (1942), citada por MTC, (2008), (Ver fónnula 2.25)
L3 Te= 0.0195 * (-)0
·385
H
L = Longitud del curso de agua más largo, m.
H = Diferencia de nivel entre la divisoria de aguas y la salida, m.
(2.25)
Según US Corps ofEngineers, citada por MTC, (2008), (Ver fónnula 2.26)
LD.76
Te= 0.3X so_19 (2.26)
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Siendo:
Te
L
S
Tiempo de concentración en horas
Longitud del cauce principal en Km
Pendiente cauce en m/m
G) PRECIPITACIÓN MÁXIMA CORREGIDA SOBRE LA CUENCA (P)
Según Álvarez Sacoto; Calle Rivera, (2013). Define que la "precipitación a la
caída de partículas liquidas o sólidas de agua, en definitiva es cualquier tipo
de agua que cae sobre la superficie de la tierra. Las diferentes formas de
precipitación incluyen lloviznas, lluvia, nieve, granizo, agua nieve, y lluvia
congelada, así mismo indica sobre: La Intensidad de precipitación hace
referencia a la cantidad de agua registrada en una unidad de tiempo.
Normalmente la intensidad es medida en (mm/h). En base a la intensidad
percibida se puede clasificar a la lluvia en débil, media o fuerte. Ahora, una
precipitación intensa está directamente relacionada con una alta intensidad
que afecta en general un área o una cuenca hidrográfica, y su importancia
radica en la utilización de la misma". (Ver fórmula 2.27)
p = KAPd
Dónde:
K A: Factor reductor
Pd: Precipitación máxima diaria (mm).
(2.27)
H) COEFICIENTE DE SIMULTANEIDAD O FACTOR REDUCTOR (KA)
Según MTC, (2008) ,( Ver fórmula 2.28)
K = l _ (logloA) A 15 (2.28)
Dónde:
A: Área de la cuenca (Km2).
2.2.3. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA HEC-RAS
(Hydrologic engineering center- river analysis system)
El programa Hec Ras trabaja con tres módulos: módulo de la geometría de datos,
módulo de condiciones de tramo y módulo de control.
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A. MÓDULO DE LA GEOMETRÍA DE DATOS
Ingreso de los datos necesario de la geometría, lo cual, consiste en el ingreso de
las características del tramo por medio de las secciones transversales y estructuras
de paso
B. MÓDULO DE CONDICIONES DE TRAMO
Ingreso de tipo de flujo (flujo pennanente y flujo no permanente) y las
condiciones de borde requerida aguas arriba y aguas abajo del tramo. Si el
análisis de flujo a desarrollarse es sub crítico, solo se requiere condición de
borde aguas abajo; si el análisis de flujo a desarrollase es súper crítico, solo
requiere la condición agua arriba. Si el análisis de flujo a desarrollarse es
mixto, entonces, se requiere las condiciones de borde aguas arriba y aguas
abajo del tramo.
C. MÓDULO DE CONTROL
Para el inicio del cálculo del desarrollo hidráulico, se requiere el ingreso de las
fechas de inicio y culminación para la simulación, los intervalos de tiempo en
función al hídrógrafa de entrada. Además, seleccionar el análisis de flujo a
desarrollarse para la simulación. En este módulo se muestra los resultados tales
como: gráfico de las secciones transversales, gráfico del perfil del tramo, curvas
de descarga, gráfico de la perspectiva del cauce X-Y-Z, hidrógrama de salida y,
tablas de las características del cauce en cada sección transversal (velocidad,
caudal, nivel de agua, N° de Froude, nivel de energía, etc).
2.2.4. SOCA V ACIÓN y EROSIÓN
Barbosa Sebastián, (20 13). Indica que la socavación es un tipo de erosión hídrica
que hace referencia a la pérdida del material del lecho y márgenes de un cauce,
debido a la capacidad de transporte asociada a un evento hidrológico.
A. FORMAS DE SOCA V ACIÓN
Según Rocha Arturo, (1998). Hay dos formas de socavación se presentan en un
cauce según que haya o no haya movimiento de sedimentos desde aguas arriba:
socavación en lecho móvil y socavación en agua clara.
Socavación en lecho móvil
Se presenta cuando hay transporte de sedimentos del lecho desde aguas arriba
hasta el sitio del ponteadero y por lo tanto parte de este sedimento queda atrapado
en el hueco de socavación. En este caso, la socavación alcanza equilibrio cuando
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la cantidad de material que es transportado iguala la cantidad de material que es
removido. Se le conoce también como socavación en lecho vivo.
Socavación en agua clara
Se presenta cuando no hay transporte de sedimentos del lecho desde aguas arriba
al sitio del ponteadero y por lo tanto no hay reabastecimiento del hueco
socavado. En este caso, la socavación alcanza equilibrio cuando el esfuerzo
cortante en el lecho es menor que el requerido para el inicio del movimiento de las
partículas, o sea cuando el flujo no puede remover más partículas del hueco
formado.
B. TIPOS DE SOCA V ACIÓN
Socavación general
La socavación general es aquella disminución en el nivel base -del lecho del cauce
como consecuencia de aumento en la velocidad y el esfuerzo cortante del flujo en
el lecho, que pone en movimiento las partículas de fondo y de las márgenes que
se encuentran en equilibrio, indistintamente de la presencia o no de cualquier
estructura.
Este fenómeno es un proceso natural que puede ocurrir a todo lo largo del río y
no es provocado por factores humanos.
Estimación de la socavación general
La estimación de la magnitud de la socavación general es muy impórtate cuando
se pretende construir o colocar obras y equipos cercanos , o bien cruzar una obra
por el cauce, la intención es estimar la sección de máxima erosión correspondiente
a un caudal de diseño, de tal fonna que al construir la obra esta no afecte ni sea
afectada seriamente.
Para el cálculo de la socavación general se utilizó el método de Lischtvan y
Lebediev el cual se basa en detenninar la condición de equilibrio entre la
velocidad media de la corriente y la velocidad media del flujo necesario para
erosionar el material que forma el cauce, (Ver fónnula 2.29)
Esto es: Ur = Ue
Dónde:
(2.29)
Ur =Velocidad media real del flujo en m/s, en una franja o línea vertical
U e= Velocidad media que necesita el flujo para empezar a erosionar un material
dado del fondo
18
Velocidad media erosiva (Ue) Sabiendo que es un suelo no cohesivo se utiliza la siguiente relación.
SI 2.8 mm<= D84=38.87 <= 182 ms. (Ver fórmula 2.30 y 2.31)
fl = 0.8416 + 0.03342ln T
Siendo T periodo de retorno = 50 años
Profundidad de erosión
(Ver fórmula 2.32)
Cálculo de coeficiente de contracción (u), (Ver fórmula 2.33)
1 0.387U0 Jl= -
Be
Velocidad media del flujo. (Ver fórmula 2.34 y 2.35)
Profundidad media (dm), (Ver fónnula 2.36)
Dónde:
(2.30)
(2.31)
(2.32)
(2.33)
(2.34)
(2.35)
(2.36)
Qd= Gasto de diseño o gasto máximo de la avenida para el cual se desea calcular
la erosión en m3/s.
Be= Ancho efectivo de la superficie libre del agua en m.
f.!= Coeficiente que toma en cuenta las contracciones laterales del flujo debido a
los obstáculos dentro de la corriente (pilas). Igual a la unidad si no hay obstáculos.
A= Área hidráulica de la sección, en m
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Socavación transversal
La reducción del ancho de la sección del cauce en forma natural y como
consecuencia de una obra, es compensada con un incremento en la profundidad
hasta el punto en el cual se alcanza la capacidad necesaria de la sección, este
incremento de la profundidad del cauce se conoce como socavación transversal
Socavación en curvas
Este fenómeno se debe a la sobre elevación del nivel del agua en esta zona
producida por la fuerza centrífuga.
Socavación local
Se presenta al pie de las estructuras interpuestas a las corrientes, sumergidas o que
emergen de la superficie del agua, como resultado de la deflexión de las líneas
de flujo, la turbulencia y la verticidad provocada por la presencia de obstáculos.
Según Rocha Arturo (1998).Las fonnas del lecho afectan la profundidad de
socavación al afectar también la velocidad del flujo y el transporte de sedimentos.
La socavación local en una pila en lecho arenoso con configuración de dunas
fluctúa alrededor de la profundidad de socavación de equilibrio. Esto se debe a la
variabilidad del transporte de material de lecho, caso en el cual la socavación
puede ser un 30% mayor que la profundidad de socavación de equilibrio. Sin
embargo, durante las crecientes, las dunas pueden pasar a lecho.
C. EL FACTOR TIEMPO
Butch (1999). En mediciones de campo encontró que la socavación depende del
tiempo de las avenidas. Entre mayor es el tiempo de la creciente mayor es la
socavación.
La fonna del hidrógrafa de creciente y el tiempo base son factores que detenninan
el valor de la socavación. Sin embargo, la mayoría de métodos de análisis no
tienen en cuenta estos factores.
Factores de seguridad en los cálculos de socavación
Algunos de los métodos de cálculo de la socavación como el HEC-18 de la
FHW A, obtienen valores que en concepto de algunos autores son conservadores y
no se requiere la utilización de factores de seguridad. Sin embargo, debe tenerse
en cuenta que para detenninados caudales se puede producir acorazamiento del
fondo del cauce, disminuyéndose aparentemente la socavación, pero estos
acorazamientos pueden desaparecer al presentarse caudales mayores y la
socavación puede ser muy cercana a la calculada por medio de las fórmulas de
20
Richardson y Richardson, citada por Butch, (1999) En todos los casos existe una
incertidumbre involucrada en los modelos y se requiere utilizar criterios
prudentemente generosos.
Factores de seguridad en socavación en espigones
Los espigones actúan como deflectoras del flujo, disminuyendo el ancho efectivo
del cauce. Las velocidades se aumentan y se producen dos tipos de socavación, las
cuales deben sumarse: Breusers y Raudkivi recomiendan utilizar la siguiente
expresión:
K1 = a Ángulo entre el espigón y la orilla (en grados)
K2 = Pendiente de la pared del dique
K3 =Posición del espigón respecto al canal, (Ver cuadro 2.3, 2.3 y 2.4)
.a: (Ángulo entre el espigón Kl y la orilla (en grados)
30° 0.8
45° 0.9
60° 0.95
90° 1
120° 1.05
150° 1.5
Cuadro 2.2. Corrección según el ángulo coeficiente Kl
Fuente: Breusers y Raudkivi, citada por Butch, (1999)
Pendiente de la pared en diques
Vertical
K2
1
0.85
Cuadro 2.3: Corrección según el pen~iente coeficiente K2
Fuente: Breusers y Raudkivi, citada por Butch, (1999)
21
Posición del espigón respecto al canal
Canal recto (Ambas orillas) Parte cóncava de la curva Parte convexa de la curva Sector aguas abajo en una curva muy fuerte
Sector aguas abajo en una curva moderada
K3
1 1.1 0.8
1.4
1.1
Cuadro 2.4: Corrección según el pendiente coeficiente K3
Fuente: Breusers y Raudkivi, citada por Butch, (1999)
2.2.5. MECÁNICA DE SUELOS
A) :MÉTODO DE OBRAS DE CONTENCIÓN A GRAVEDAD
Según Crespo Villalas, (1996). Indica las fónnulas de Rankinne para el cálculo
de empujé activo y empuje pasivo. Este método se basa en las teorías de
Coulomb y Rankine. La experiencia de obras realizadas y las pmebas
efectuadas demuestran que los resultados obtenidos, adaptando estas teorías a
proyectos en suelos reforzados, conducen a resultados (dimensionamientos) a
favor de la seguridad y muy conservadores.
Existen límites de validez de tales teorías debido a la esquematización de los
cálculos que son relativamente simples (terreno en una única camada, sin la
presencia del nivel freático, suelo no cohesivo, terreno a contener con
superficie constante, etc.).
Estas teorías tratan de determinar los diferentes empujes que se producen en la
tierra, tanto en caso pasivo como en activo:
Coulomb supone en su teoría las siguientes premisas
l. El suelo es isotrópico y homogéneo.
2. La superficie de mptura es un plano. (Coulomb reconoció que esto no es
cierto, pero facilita enormemente los cálculos sin alejarse mucho de la
realidad).
3. Las fuerzas de fricción están distribuidas uniformemente a lo largo del
plano de mptura y supone un coeficiente de fricción.
4. La cuña de ruptura es un cuerpo rígido.
5. Existen las fuerzas de fricción entre suelo y muro.
6. La falla es un problema tridimensional
22
Rankine propone que la estabilidad de una masa granular sea tratada por medio
de la teoría matemática de la estabilidad fracciona! sin recurrir a su posiciones
ni artificios, tomando en cuenta las siguientes condiciones
l. Suelo isotrópico y homogéneo.
2. La superficie de falla es un plano.
3. No hay fricción entre suelo y muro.
4. La masa que falla actúa como un cuerpo rígido.
5. La dirección del empuje es paralela al talud del terreno.
6. El talud se prolonga indefinidamente.
7. Considera al suelo sin cohesión C =O
B) El\!PUJÉ ACTIVO
Es una fricción del empuje hidrostático debido a la misma altura de agua, la
cuantía de la fricción depende del ángulo formado por la tierra del relleno con
el horizontal trazada en el extremo superior del muro ( 8) y del ángulo de
fricción interna (0) del mismo material de relleno. (Ver figura 2.1)
h
Fig. 7
Figura 2.1. Diagrama de empuje activo
Fuente: Ordoñez (sf),p8
El empuje activo debido a una altura igual de tierra. (Ver fórmula 2.37, 2.38 y
2.39)
Ph =Ka yh
K (j cos(o)-.Jcos2(8)-cos2(<J) a = cos( ) cos(8)+.Jcos2 (8)-cos 2 (<J)
Ea= !.:Kayh2 2
Siendo: y = el peso del relleno.
(2.37)
(2.38)
(2.39)
23
C) EMPUJE PASIVO
Es el efecto del muro sobre la tierra. (Ver figura 2.2) y (Ver fórmula 2.40)
1 ·\· ..
-.. \
h1 Ep ............... _.. ......... -\ ==:~-.----~·
f
lano de rotura ~ k .~ /¡ h
f.'
~ iJ .~. (. ·:;'
i~'
Figura 2.2. Diagrama de empuje pasivo
Fuente: Ordoñez;(sf),p8
E = !.yhz cos(o) cos(S)+Jcos2(o)-cos2
(¡¡¡) P 2 1 cos(o)-.Jcos2(o)-cos2(¡¡¡)
D)ÁNGULO DE FRICCIÓN
(2.40)
Según Crespo Villalas, (2004 ). Define que el "ángulo de fricción interna es tma
propiedad de los materiales granulares para permanecer en un estado sin
deslizarse. Para determinar el ángulo esta es la práctica más fácil y común. Este
dato es muy importante en el cálculo de la mecánica de suelos, ya que nos
ayuda a determinar valores tales como la fuerza de empuje que ejerce el suelo
sobre un elemento determinado. Y también la capacidad que tiene el suelo de
soportar un estado de reposo sin deslizarse" (Ver cuadro 2.6)
Datos referenciales Arcilla suave Arcilla media Limo seco y suelto Limo denso Arena suelta y grava Arena densa y grava Arena suelta, seca y bien graduada
Arena densa seca y bien graduada.
0-15° 15 -30° 27-30° 30-35° 30-40° 25-35° 33 -35°
42-46°
Cuadro 2.5: Ángulo de fricción interna.
Fuente: Teodoro E. 1 J. Paola, citado por Crespo Villalas, (2004)
24
E) CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO
Según Sans Llano (1975). Capacidad portante es la capacidad del terreno para
soportar las cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la
máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no
se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial
excesivo. (Ver cuadro 2.6)
Roca maciza Roca sedimentaria
Datos referenciales
Gravas (compactas, med.comp. Sueltas) Arenas (compactas, med.comp. Sueltas) Arena o grava arcillosa Suelos inorgánicos, arena fina Arcilla inorgánica plástica
Cuadro 2.6. Capacidad portante del suelo
100 15
5,4,3 3.75, 3, 2.25
2 1 1
Fuente: Teodoro E. 1 J. Paola Pag. 303, citado por Villalas
F) GRANULOMETRÍA
Rugosidad "n" de Manning
ANA,(20 1 O) indica que: "La mgosidad depende del cauce y el talud, dado a las
paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio
hidráulico y obstmcciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en
tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado
uniforme, sin embargo el valor de rugosidad iniciahnente asumido dificihnente se
conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en la práctica constantemente se
hará frente a un continuo cambio de la mgosidad."
Coeficiente de rugosidad de cauces naturales (n de Manning) Según el MTC, (2008). Indica que para obtener el coeficiente de Manning, se
requiere de la experiencia del especialista para realizar las estimaciones, que
puede apoyarse en antecedentes de casos similares, tablas y publicaciones técnicas
disponibles, sobre la base de los datos recopilados en la etapa de campo. Se dan a
conocer recomendaciones prácticas para la estimación del coeficiente de
rugosidad en cauces naturales y se describen a continuación.
En la cuadro 2.7, se presentan valores del coeficiente de rugosidad de Manning
donde el valor del coeficiente de rugosidad depende de varios factores asociados a
la vegetación, geomorfología y características geométricas propias de los cauces
naturales.
25
n = m5 (nO+ n1 + n2 + n3 + n4) (2.41)
nO: Rugosidad base para un canal recto, uniforme, prismático y con rugosidad
homogénea.
nl: Rugosidad adicional debida a irregularidades superficiales del perímetro
mojado a lo largo del tramo en estudio.
n2: Rugosidad adicional equivalente debida a variación de forma y de
dimensiones de las secciones a lo largo del tramo en estudio.
n3: Rugosidad equivalente debida a obstrucciones existentes en el cauce.
n4: Rugosidad adicional equivalente debida a la presencia de vegetación.
m5: Factor de corrección para incorporar efecto de sinuosidad del cauce o
presencia de meandros, (Ver cuadro N° 2.7)
Condiciones del canal
Tierra
Corte en roca Material involucrado
Grava fina
Valores
nO
0.02
0.025
0.024
Grava gruesa 0.028 ----------------------------------------------------· Suave O
Menor 0.005 Grado de irregularidad n 1
Moderado 0.01 Severo 0.02 ----------------------------------------------------· Gradual O Ocasionalmente
Alta 0.025-0.050 Muy baja 0.050-0.1 ----------------------------------------------------· Menor 1
Grado de los efectos por m5 meandros Apreciable 1.15
Severo 1.3 Cuadro 2.7: Tabla de Cowan para detenninar la influencia de diversos factores sobre el coeficiente "n" Fuente: Hidráulica de Tuberías y Canales, Rocha Arturo, (1998).
26
2.2.6. DISEÑO DE MURO
Rojas Martínez, (2009). Indica que para tener un diseño adecuado se debe considerar los siguientes aspectos:
1) Los componentes del muro deben ser capaces de resistir los esfuerzos de corte
y momento internos generados por las presiones del suelo y demás cargas.
2) El muro debe ser seguro contra un desplazamiento lateral.
3) El muro debe ser seguro contra tm posible volcamiento.
4) Las presiones no deben sobrepasar la capacidad de soporte del p1so de
fundación.
A. VERIFICACIÓN DE ESTABILIDAD DE UNA ESTRUCTURA
a. Verificación al deslizamiento
Es necesario realizar pruebas de verificación de estabilidad luego de haber
realizado el diseño de cualquier estructura, y entre estas pruebas está la
llamada verificación al deslizamiento.
Es necesario tomar en cuenta en la práctica, el suelo del frente del muro,
solamente hasta la altura de la base del muro en el análisis de estabilidad
contra deslizamiento. El suelo en esta parte provee una presión pasiva
resistente cuando el muro tiende a deslizarse dentro de ésta. Por lo tanto, si
el suelo fuera excavado por alguna razón, después de que el muro sea
construido, esta presión pasiva dejaría de ser efectiva y se tendría una falla
por deslizamiento en potencia (ver figura 2.3)
1 Wm
Pp _ __..,. ¿j .,..,. __ _
qtr\JHKa Figura 2.3. Diagrama de fuerzas
Fuente: Rojas Martínez, (2009)
27
Dónde:
Ws:
Pa:
qmax:
T:
yH.Kp:
yHka:
N:
Peso del suelo,
Empuje activo
Presión máxima
Fuerza de tensión
.Empuje pasivo resultante
Empuje activo resultante
Fuerza normaL
Wm:
Pp:
qmm:
Peso del muro
Empuje pasivo
Presión mínima
La fuerza sustentante es igual a la suma de fuerzas verticales, incluyendo
la componente vertical del empuje. (Ver fónnula 2.42)
N=~Fr (2.42)
La resistencia al deslizamiento no es más que el coeficiente de fricción
multiplicado por la fuerza sustentante: (Ver fórmula 2.43)
T=Fn
Dónde:
F = Factor de deslizamiento.
N = Fuerza sustentante.
f = Coeficiente de fricción
T = Fuerza de tensión
(2.43)
El coeficiente de fricción (f) se toma como la tangente del ángulo (<p) de
fricción externa: (2/3 <p). (Ver fórmula 2.44)
f = tg(2/3 <p) (2.44)
El factor de seguridad contra deslizamiento es usual tomarlo como 1.5,
aunque podrá tomarse un valor mayor, según sea el caso.
Por consiguiente, para el análisis de estabilidad contra deslizamiento
tenemos que la fuerza resistente dividida por el empuje activo horizontal es
igual al factor de seguridad: (Ver fórmula 2.45)
F. S= ..!:E_ PaH
(2.45)
28
Dónde:
F.S. =Factor de seguridad. Fr = Fuerza resistente
PaH =Empuje activo horizontal.
b. Verificación al volcamiento
El empuje sobre un muro tiende a volcarlo alrededor de su pie o base. Este
momento de volteo es equilibrado por el momento que desarrolla el peso
del muro. Cualquier muro debe ser estable contra volteo alrededor del pie
o base.
Para realizar este análisis de estabilidad contra volcamiento, tenemos que
(ver figura 2.4)
a. El momento estabilizante dividido el momento de volteo es igual al
factor de seguridad contra volteo.
b. El momento estabilizante está dado por el peso de la estructura, el peso
de suelo, la componente vertical del empuje y el empuje pasivo del
frente del muro.
c. El momento de volteo está dado por el empuje horizontal que actúa
sobre el muro
d. El factor de seguridad contra el volcamiento generalmente se toma
como1.5, aunque puede ser mayor.
e. Por lo general, si la resultante N cae en el tercio de la mitad de la base,
la estabilidad contra volteo es adecuado.
El momento estabilizante dividido el momento de volteo es igual al factor
de seguridad contra volteo. (Ver fórmula 2.46)
F. S= ME M y
Dónde:
F.S. =Factor de seguridad contra volteo.
ME =Momento estabilizante.
Mv = Momento de volteo.
(2.46)
29
Un tercio de la mitad de la base
Figura 2.4. Diagrama de fuerzas verificación al volcamiento.
Fuente: Rojas Martínez, (2009)
c. Verificación de las tensiones transmitidas al terreno
Es importante no sobrepasar la capacidad del suelo para absorber carga, o
sea su capacidad soporte. Se puede asumir que existe una distribución
lineal de tensiones sobre el terreno cuando sucede que la resultante cae
dentro del núcleo central de las tensiones resultantes. (Ver fórmula
2.47) y (Ver figura 2.5)
qmin.
Figura 2.5 Diagrama de fuerzas de las tensiones transmitidas al terreno.
Fuente: Rojas Martínez, (2009)
{qmax. N ( 6e) qmin = i 1 ± B , ; para el caso de e < B/6 tfm 2 qmin. B
(2.47)
30
Dónde:
qmax. = Presión máxima
qmin. = Presión mínima
N = Fuerza sustentante.
B = Base del muro
e= B/2- (Mr- Mv)/N, es la excentricidad de la resultante. (2.48)
El valor de la tensión resultante debe mantenerse debajo de la tensión
pennisible del terreno. Este valor puede obtenerse por diferentes métodos
como las expresiones de Terzaghi, Hansen, Meyerhoff, etc.
También puede usarse tablas que dan la resistencia en función del tipo de
suelo y para arenas y arcillas, en función del SPT.
Debido a la flexibilidad de los gaviones, es posible que la resultante caiga
fuera del núcieo central de inercia, sin llegar a valores elevados en la
tensión detracción, ya que se reduce la sección de trabajo de la base.
La excentricidad real será:
e' = B 1 2- e ; para e > B 1 6
qmax. = 2 N 13 e'; t 1m2
qmin. = qmax. (B- 3e') 1 3e'; t 1m2
(2.49)
(2.50)
(2.51)
Se considera conveniente que qmin sea :S 2t 1 m2 en tracción y qmax no
deba sobrepasar la tensión admisible del terreno.
31
CAPÍTULO 111
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. MATERIALES
3.1.1. MATERIALES Y EQUIPOS
l. Libros de texto
2. Normas y reglamentos
3. Tesis similares a dicho trabajo
4. Cinta métrica de 50 m
5. GPS
6. Estación total
7. Cámaras fotográficas
3.1.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL DISTRITO DE
CHAVÍNDEHUANTAR
a) Ubicación
Ubicación Política
Departamento:
Provincia:
Distrito:
Localidad:
Ubicación Geográfica
Ancash
Huari
Chavín
Chavín.
Comprendida entre las coordenadas UTM (Zona 18)
Sur: 200433.84 m.
Este:
Altitud:
8997023.46 m.
3210 m.s.n.m.
32
b) Clima
El clima en la zona de estudio es variable, donde las
ocurrencias de precipitaciones se dan entre los meses de
noviembre a abril y el periodo de estiaje comprendido
entre los meses de mayo a octubre en la cual la temperatura
media anual es de 12° C.
e) Vivienda
Las viviendas están construidas con material rústico y en
poco porcentaje de material noble, con tapiales y techos de
teja y calamina de 2 niveles, como es característico en los
pueblos rurales de nuestra región. Los ambientes son de
compartimiento multifamiliar, de uso diverso con servicios
comunes e integrados.
d) Servicios públicos
El distrito de Chavín cuenta con los siguientes servicios:
Municipalidad distrital de Chavín, terminal tenestre,
mercado de abastos, institución educativa inicial,
Colegio primaria de menores, colegio secundario, iglesia,
centro de salud, servicio de agua potable, servicio de
desagüe, servicio de energía eléctrica, servicio de telefonía.
e) Población
Según las proyecciones de la población y vivienda basados
en datos del INEI (Instituto nacional de Estadística e
informática), se tiene que según el Censo del año 2007, la
población actual del distrito de Chavín de Huantar es de
10,000 habitantes y un total de 2,000 viviendas.
33
f) Aspecto económico
La actividad predominante en la zona es el turismo.
También se dedican a la actividad agrícola, cuya
producción es destinada al autoconsumo y la
comercialización principalmente, cuya principal
limitación es la vía de acceso para la evacuación de los
productos hacia los mercados. Los principales productos
que se producen en la zona son: la papa, maíz, trigo y
otros para el auto consumo y ganadería entre los animales
que se crían son el ganado: vacuno, caprino, equinos y
animales menores
g) Vías de Comunicación
En cuanto a los servicios de comunicaciones, el distrito de
Chavín de Huáncar se comunica de la siguiente manera,
(Ver cuadro 3.1)
De A Distancia Tiempo Tipo de
(Km) (Ptis) vía
Huaraz Catac 35 0.75 Asfaltada
Catac Túnel de
35 0.75 Asfaltada Cahuish
Túnel de Chavín de 35 1.5 Trocha
Cahuish Huantar
Cuadro 3 .l. Vías de acceso al distrito de Chavín de Huantar
Fuente: Elaboración propia.
3.2. METODOS
a. Mecánica de suelos
Se realizaran ensayos de mecánica de suelos
b. Topografía
Se realizara un levantamiento topográfico del área involucrada
empleando GPS y Estación total, el procesamiento de la infonnación
se realizara empleando el sistema CAD con una equidistancia de las
curvas de nivel de l. O m
34
c. Generación de caudal
La generación del caudal máximo se realizó utilizando el método
racional modificado. Propuesto por el ministerio de transportes del
Perú.
3.2.1. RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN
(a) Mecánica de suelos
Método de la calicata
Según Coraspe, H: Tejera, S (1996). Procedimiento para la
toma de muestras de suelos. FONAIAP Divulga, p54. La
calicata es el único medio disponible que realmente pennite
ver y examinar un perfil de suelo en su estado natural. Puede
excavarse a mano o con equipos especiales, como una
excavadora de zanjas. De ser necesario, podrá obtener
muestras no alteradas de horizontes seleccionados de una
calicata.
Los pasos fundamentales que se deben seguir al excavar una
calicata son
1) Excave una calicata con paredes vertical y rectas de 0,80
x 1,50 m y 2m de profundidad, o si ésta es menor, hasta
alcanzar la roca madre; la parte superior de la calicata
deberá ser lo suficientemente amplia como para que
pueda ver el fondo fácilmente (en la ilustración se indica
cómo hacerlo).
2) Si ha seleccionado un sitio con suelo aluvial, es posible
que encuentre aguas subterráneas antes de alcanzar los 2
metros. Si encuentra agua, será imposible seguir
excavando, pero tome muestras del suelo del fondo de la
calicata a la mayor profundidad posible.
3) Cuando haya terminado de excavar, examme
cuidadosamente una de las paredes bien expuestas de la
calicata para determinar los distintos horizontes del
suelo: esto se denomina perfil del suelo y debe
examinarse nada más acabar de excavar. Haga un dibujo
35
del perfil del suelo de cada calicata que excave y mida y
anote las profundidades de cada horizonte. Anote
cuidadosamente en su dibujo el lugar en que tomó cada
muestra.
(b) Topografía (trabajo de campo)
Este estudio topográfico se fundamenta en el levantamiento
topográfico de detalle que incluyo los siguientes Trabajos de
Campo:
1) Reconocimiento. En primer lugar se reconoce el terreno
objeto del trabajo para organizar adecuadamente todo el
trabajo de campo, identificando los puntos característicos a
levantar e identificando los puntos accesibles y dominantes
para el establecimiento de la poligonal de apoyo.
2) Localización de la poligonal de apoyo y dibujo de
croquis
Estableciendo en el terreno los vértices del polígono de
apoyo y de los vértices auxiliares necesarios, mediante
puntos fijos pennanentes, generando un croquis de conjunto
con la nomenclatura o denominación de cada vértice.
3) Posicionamiento GPS. Se determinaron las coordenadas
UTM del primer vértice de la poligonal de apoyo, así
mismo se detenninó su altitud.
4) Orientación. Se orientó con brújula el lado inicial de la
poligonal de apoyo, obteniendo su azimut magnético. Para
la conversión a azimut geográfico.
5) Levantamiento de una poligonal de apoyo. El
levantamiento se realizó con Estación Total, que es el
equipo mayormente utilizado en la actualidad, la poligonal
de apoyo se realizó aplicando el 1~étodo de medida directa
de ángulos interiores, usando el procedimiento de doble
posición de instrumento. Las distancias se midieron dos
veces por el procedimiento de ida y regreso. La nivelación
de la poligonal fue trigonométrica, mediante observaciones
rec1 procas.
36
6) Cálculo de la poligonal de apoyo. La planilla de cálculo de
coordenadas se realizó mediante una hoja de Excel. La
nivelación se calculó y ajusto también en Excel. Obtenidas
las coordenadas corregidas y cotas, se cargaron a la·
Estación Total.
7) Levantamiento de detalle nor el método de radiaciones. .. El levantamiento de detalle se realizó aplicando el método
de radiaciones (polar) obteniendo la posición y elevación de
los puntos levantados. Para realizar lo anterior se empleó el
registro electrónico de la estación total, guardando las
coordenadas obtenidas de los puntos en la memoria interna
del aparato.
3.2.2. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
a) Generación de caudal
Para la generación del caudal se utilizara el método racional
modificado.
Estudio de la micro-cuenca
Se utilizó los mapas de la carta nacional a escala 1/100,000;
con equidistancia mínima de curvas de nivel de 50 m,
levantado por el IGN por métodos estéreo-fotogramétricos
con control terrestre- 1971. Hoja: 20i- N- SE, 20i- I-SO,
20h-III-NO 20h- II NO 20h- II- NE 20h- II- SO ' - ' ' '
20h -TI- SE.
Estudio de las precipitaciones máximas y mínimas
Se utilizó la información pluvial correspondiente a la
estación meteorológica de Chavín, el cual cuenta con
información de precipitación en 24 horas de entre los años
1965 - 1985.la información se encuentra adjuntada en
anexo.
Para las intensidades de la precipitación de diferentes
periodos de retomo de cada tma de las sub cuencas se
utilizó la fórmula número (2.6)
37
Corrección de datos. Utilizando las distribuciones
estadísticas propuesta en el marco teórico específico se
hiso la corrección y validación de datos, para tal
procedimiento se usaron las ecuaciones indicadas de
número (2.8) al (2.22). Método de Gumbel se hizo la
corrección de datos de precipitación para diferentes
periodos de retomo.
Datos de entrada: Se procede a ingresar las características
morfológicas y geométricas de la cuenca, estos parámetros
son: área de la cuenca, longitud del cauce principal,
pendiente media del cauce y precipitación total.
Detenninación del número de curva
Para determinar el número de la curva (CN); Primero se
selecciona el "uso de la tierra y cobertura" utilizando el
anexo N° 02, (Ver cuadro 3.2)
Características
U so de la tierra y cobertura
Tratamiento del suelo
Pendiente del terreno (% ):
Tipo de suelo
Pastizales
No defmidos Mayor 1%
TipoB
Cuadro 3.2. Selección de las opciones para determinar CN para el uso de la tierra y cobertura Fuente: Aparicio, citada por MTC, (2008)
Tipo de suelo
A
B
e
D
Textura del suelo
Arenosas con poco limo y arcilla
Arenas finas y limos
Arenas muy fina, limos, suelos con alto
contenten ido de arcilla
Arcilla en grandes cantidades, suelos poco
profundos con saborizantes de roca sana
Cuadro 3.3 Grupo hidrológico del suelo.
Fuente: Aparicio, citada por MTC, (2008).
38
Determinación de coeficiente de escorrentía (C)
De haber obtenido la precipitación máxima diaria para
diferentes periodos de retomo y el umbral de escorrentía
fónnula (2.3) se procede remplazar los datos a la fórmula
número (2.2)
Determinación de coeficiente de unifÓrmidad (K)
Para la detenninación del coeficiente de unifonnidad se
necesita calcular el tiempo de concentración el cual se
calculó aplicando las fórmula s (2.24), (2.25), (2.26), el
valor de tiempo de concentración obtenido se remplaza en
la fórmula (2.23)
Precipitación máxima corregida sobre la cuenca (P)
Para determinar la precipitación máxima corregida para
cada una de las sub cuencas se aplican las fórmulas (2.27) y
(2.28)
b) Cálculo de socavación y erosión
Se realizó en laboratorio de mecánica de suelo el estudio de
análisis granulométrico anexo 04 del cual se obtuvo los
diámetros: D84 y Dm
Los datos obtenidos de laboratorio se utilizan para el cálculo
de socavación aplicando las fórmulas propuesto en el marco
teórico (2.29) al (2.36)
El cuadro 2.3, Cuadro 2.4 y Cuadro 2.5 se utiliza para
corrección de Factores de seguridad en socavación a
diferentes características del muro.
3.2.3. MODELAMIENTO EN HEC- RAS
1) Datos geométricos para el cálculo con HEC-RAS.
Para la modelación se trazaran secciones a una equidistancia de
20 m. al interactuar con el civil 3d las secciones se reconocen
automáticamente.
2) Coeficiente de rugosidad para la fónnula de Manning.
El coeficiente de rugosidad "n" para la fórmula de Manning es
requerido por el programa HEC-RAS en las características
39
fisicas de cada sección las cuales serán obtenidas del [manual
del usuario HEC-RAS 2003]
3) Datos de flujo para el cálculo en HEC-RAS
Se modelara utilizando caudales de diferentes tiempos de
retomo
4) Procesamiento final.
Una vez introducidos los datos requeridos por el programa
HEC-RAS, se realiza el cómputo con el comando "Steady
Flow Análisis" del menú "Run" de la ventana principal de
HEC-RAS.
40
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 GENERACIÓN DEL CAUDAL DE DISEÑO
4.1.1. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
A. PRECITACIÓN MÁXIMA DIARIA PD(MM)
Precipitaciones Precipitaciones Año máximas de 24 Año máximas de 24
horas horas
1965 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974
27.2
58.3
23.9
20.6
30
32
63.6
40.3
33.8
N° Años
Media
D. Est.
C. V.%
Max.
Min.
Alfa
Beta
1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983
18 36.94
11.77
31.86
63.6 20.6
0.1
0.52
0.0089
-21.429
Cuadro 4.1: Análisis de precipitación
Fuente: Estación Chavín- Senamhi
32.5
37.3
37.6
49.1
39.4
26.6
38.9
32.2
35.4
41
Validación de datos
a. Distribución Gumbel
La validación los datos se realizaran utilizando el programa
Cuadro 4.25. Intensidad de precipitación de la sub cuenca 02
Fuente Elaboración propia.
50· 00 f='1·X.I .... J._T--.-:-,CL.J.
1 -r-L'~·==o:::::.¡'····f-1_-::L.L C'H-'--l--L~+-J-1-I~_j._LJ ; ~~l i 1 r 1 r r ! : j l l i : . ¡ 1 ! l 1 1 ·;··-LT-1·--j--¡---¡·-+--rr+-- .. -¡-1-----··f--;rJ---r·-:--- --1-r-tj:=r..-t--1--·-Tp·-r
1, ! l 'i t-H,' ~ 30.00 ' . i i l 1 ! ~ i 1 • .J.,.!..!+-; ry 1 . • , 1 1 1 1 1 l 1 ¡ ¡ 111
20.00 L_i ¡ ! ¡ 1 i;; ! 1 i i i : ! ! 1 ! 1 ¡ l 111 ¡ ! 1 1 1 1 1 ! il ' ' i i j · '1 ·' ' 1 1 ". 1 1 • -¡ '1· 1 l ¡ 1 ' 1 JI' 1
10.00 i 1 1 1 . 1 ¡ 1 !: 1 1 ! 1 i 1! i 1 1! l '!i ¡ ' ¡,¡¡¡ r t ¡ l 1 l I 1. !. 1 i i l. 1 ! ! ¡l ! ! ¡ t i ¡ t! l 1 1 ¡ 1 \ ! l ! 0.00 ¡-¡ _l__j_..L...!._U_-'-'-+-, _ _J__~.J-'-..l...l-4--_j__..!__!__L.!.._l_!__'-f.-_..L___L_!_l_L~
0.010 0.100 1.000
Diametro Di
10.000
Figura 4.11. Curva granulométrica a escala semi - Logarítmica
Fuente: Elaboración propia
100.000
60
la
Dónde:
Diámetro medio (Dm) = 9.97
Diámetro estándar (Ds) = 13.34
Analizando el porcentaje que pasa por la malla D50 se obtuvo el valor de D84
D84 = 38.87
Según la fónnula.
Di= D50 * azi.
Cálculo de profundidad de erosión
Se calculó el coeficiente (P) que está en función del periodo de retomo aplicando
siguiente fórmula.
p = 0.8416 + 0.03342ln T
Donde remplazando lo valores se obtuvo.
p = 0.97
El coeficiente (u) se calculó aplicando la fórmula:
Cuadro 4.33 Profundidad de socavación en los diferentes tramos
Fuente: Elaboración propia
La profundidad de excavación se considera para la socavación de 1.5.00m
K1
K2
K3
a: (Ángulo entre el espigón y la orilla (en
grados)
Pendiente de la pared en diques
vertical
Canal recto Posición del espigón
(Ambas respecto al canal
orillas)
1
1
1
Cuadro 4.34 Coeficientes de factores de corrección de socavación
Fuente: Breusers y Raudkivi
Los coeficientes de corrección de los factores de seguridad de obtuvo de los
cuadros 2.3, 2.4 y cuadro 2.5. Indicada en el marco teórico propuesto por Breusers
y Raudkivi. Y las tres características que presenta nuestro diseño de muro de
gavión para su factor de seguridad, ver cuadro 4.31
Aplicando la siguiente fónnula:
ds:corregido = Kl * K2 * K3 * d 5
62
En nuestros coso no varía la socavación debido a que los valores de todo los
factores de corrección son l. 00 quizás por esta razón la mayoría de métodos de
análisis no tienen en cuenta estos factores.
4.3. MODELAMIENTO EN HEC -RAS
Peso Contenido
de Calicata Profundidad volumétrico
humedad De..~cripción
Cl
C2
(%) (glcm3)
0.4 6.15
1.5 9.25
0.4 4.86
1.5 3.85
Material de cultivo, limoso arenosos de plasticidad media en
1.345 estado húmedo de color marrón oscuro a negro con presencia de raíces de consistencia media.
2.034
Arena limosa de plasticidad media en estado húmedo· de color marrón claro a amarillo de consistencia media con presencia de raíces.
Material de cultivo, limoso arenoso, de plasticidad media en
1.342 estado seco de color plomo a marrón oscuro con presencia de raíces de consistencia media
2.097
Grava pobremente graduada con limo de plasticidad media en estado seco de color amarillo a anaranjado oxido de consistencia media con presencia de roca fracturada y boloneria de 6" a 10" en un 45% a 60% con canto anguloso
Cuadro 4.35 Características fisicas del suelo, de río Mosna.
Fuente: Elaboración propia
63
Condiciones del lugar de estudio
Material involucrado
Tierra Corte en roca Grava fina Grava gruesa
Grado de irregularidad Menor Variaciones de la sección Ocasionalmente transversal alternante
Efecto relativo de las obstrucciones Menor
Vegetación Baja
Grado de los efectos por meandros Menor
Cuadro 4.36. Rugosidad en el cauce principal
Fuente: Elaboración propia
Valores de Manning
0.02
nO 0.025 0.024 0.028 0.024
nl 0.005
n2 0.05
n3 0.01
n4 0.005
m5 1.00
Aplicando el método propuesto según Cowan, mediante la siguiente relación:
n = m5 (nO + nl + n2 + n3 + n4)
n = 0.03475
4.3.1. RUGOSiDAD EN LAS LLANURAS DE INUNDACIÓN
Tipo y descripción del canal Mínimo Normal Máximo
Pastura sin arboles
Pasto bajo 0.025 0.030 0.035
Pasto alto 0.030 0.035 0.050
Áreas de cultivo
Sin cultivo 0.020 0.030 0.040
Cultivo maduro en surcos 0.025 0.035 0.045
Cultivo maduro en campo 0.030 0.040 0.050
Cuadro 4.37 Valores del coeficiente "n" en la ecuación de Manning
Fuente: Ven Te Chow, (1994)
Para nuestro caso se utilizara Áreas de cultivo sin cultivo en condiciones nonnales
Cps= Capacidad portante del suelo de cimentación 0s = Angulo de fricción interna del suelo de cimentación m = Coeficiente de fii.cción en la interfase base de muro y suelo b = Angulo de inclinación del relleno
0r = Angulo de fricción interna del suelo de relleno gr = Peso específico del suelo de relleno
gm = Peso específico del material del muro h'= Altura de cimentacion
ANÁLISIS CONSIDERANDO EMPUJE DE TERRENO Según RNE, norma CE.020, se tienen los siguientes factores de seguridad
FSv= 2.00 FSD = 1.50
1.- Cálculo de los coeficientes de presión activa y pasiva (Ka y Kp): Según RANKINE, los coeficientes de presion activa y pasiva del suelo son:
Fuente: "Manual de hidrología, hidráulica y drenaje del Ministerio de Trasportes del Perú, P42
82
03.02. Números de curva de escorrentía para usos seleCtos de tierra
agrícola, sub urbana y urbana (condiciones antecedentes de
humedadll)
DESCRIPCIÓN DEL USO DE LA TIERRA
Tierra cultivada!: sin tratamientos de conservación con tratamiento de conservación Pastizales: condiciones pobres
condiciones óptimas
Vegas de ríos: condiciones óptimas
Bosques: troncos delgados, cubierta pobre, sin hierbas, cubierta buena2
Área abiertas, césped, parques, campos de golf, cementerios, etc. óptimas condiciones: cubierta de
pasto en el 75% o más condiciones aceptables cubierta de pasto en el 50 al 75%
Áreas comerciales de negocios (85% impermeables) Distritos Industriales /72% impermeables)
Residencial3: Porcentaje promedio
Tamaño promedio del lote impermeable
1/8 acre o menos 65 1/4 acre 38 1/3 acre 30 1/2 acre 25 1 acre 20 Parqueadores pavimentados, techos, accesos, etc.5 Calles y carreteras Pavimentados con cunetas y alcantarillados5 Grava Tierra
GRUPO HIDROLÓGICO DEL
SUELO A 72 62 68
39 30 45 35
39
49
89
81
77 61 57 54 51 98
98 76 72
B e 81 88 71 78 79 86
61 74
58 71 66 77 55 70
61 74
69 79
92 94
888 91
85 90 75 83 72 81 70 80 68 79 98 98
98 98 85 89 82 87
D 91 81 89 80 78 83 77
80
84
95
93
92 87 86 85 84 98
98 91 89
Fuente: "Manual de hidrología, hidráulica y drenaje del Ministerio de trasportes del Perú.
83
04. ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS
04.01. MUESTRANUMERO No 01.
04.01.01. 04.01.02. 04.01.03. 04.01.04.
Clasificación de los suelos. Ana lisis granulométrico por tamizado ASTM 0422. Curva granulamétrica. Estudia de capacidad portante de suelo.
04.02. MUESTRA NUMERO No 02
04.02.01. 04.02.01. 04.02.01. 04.02.01.
Clasificación de Jos suelas. Análisis granulométrica por tamizada ASTM 0422. Curva granulamétrica. Estudio de capacidad portante de suelo.
84
TESISTA:
PROYECTO:
UBICACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO"
LABORA TORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERLt\LES
CLASIFICACION DE LOS SUELOS
-LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERiALES REGISTRO DE EXCAVACION '
COCHACHIN VILLANUEVA, Roger EXCAVACION e- 01 Km:17 +010
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA NIVEL FREATICO se encontro
PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO .. MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
METODO DE EXCAV. MANUAL
E CLASIFICACION o DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL: COLOR, Cí UJ u <( o~ o::~ HUMEDAD NATURAL, PLASTICIDAD, ESTADO NATURAL DE o o~ 01-m o ' Vl Vl o o VJ w E COMPACIDAD, FORMA DE LAS PARTÍCULAS, TAMA~O 9 o -<( UJ :a: u z u zo 0..:::;,~ MÁXIMO DE PIEDRAS, PRESENCIA DE MATERIAL ORGÁNICA, :::;, o Ww LL. 0::0 u: !2:a: _,-o :a: <( o ETC. 0::. 0::. 0::::1 > a.. Vi !!) u:r:
E Material de cultivo, limoso a-renosos de plasticidad media
0.4 RE
..
6.15 1.345 en estado húmedo de color marrón oscuro a negro con
- . presencia de raíces de consistencia media.
11.mMl ~~~ · ~UY· • 1
.. Arena limosa de plasticidad media en estado húmedo de
1.5 SM 9.25 2.034 color marrón claro a amarillo de consistencia media con
presencia de raíces.
IDENTIFICACION DE MUESTRAS.
Re: Material de relleno e- 01 Km:17 +010 BORDE DEL RIO MOSNA
S/ M: Sin muestra Ubicasion: CHAVIN DE HUANTAR M-01: Muestra alternativa N" 01
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO"
LABORA TORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE l\'IATERIALES
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAl\UZADO ASTM D422
TESISTA: COCHACHIN VILLANUEVA. Roger PROYECTO:
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN METODO DE EXCAV.
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI-ANCASH
MANUAL
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ASTM 0422
CALICATA N"01
MUESTRA M - 01 Km:17 +010
PROFUNDIDAD( m) 1.5
TAMIZ %QUE PASA 3" 100
21/2" 100 %GRAVA
2" 100
11/2" 100 %ARENA
1" 100
3/4" 100
1/2" 99.2 %FINOS
3/8" 98.82
1/4" 96.64
W4 95.58 D10 (mm)
N"10 72.47 D30 (mm)
N"20 47.83 D60 (mm)
N"40 33.95 Cu
N"60 28.22 Ce
N"140 21.72
N"200 19.56
LIMITES DE CONSISTENCIA ASTM 04318
%LIMITE LIQUIDO 18.5
% LIMITE PLASTICO N.P % INDICE PLASTICO N.P
CLASIFICACION DE SUELOS
AASHTO A-1-b(6)
sucs SM NOMBRE DE GRUPO ARENA LIMOSA
OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
4.42 Gruesa
Fina Gruesa
76.02 Media
Fina
19.56 Fina
El PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEL LABORATORIO, SALVO QUE LA REPRODUCCIÓN SEA E {GUÍA PERUANA INDECOPI: GP:004: 1993)
o 4.42
23.11
38.52
14.39
19.56
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO''
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
TESISTA:
PROVECTO:
CURVA GRANULOMETRICA.
COCHACHIN VILLANUEVA, Roger
, DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN
IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN
EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
METODO DE EXCAV. MANUAL
o "'C
70
60
so
~ 40 = E ::J :i. 30
'#. 20
10
o 0.01
CALICATA
MUESTRA
PROFUNDIDAD(m)
0.1
W01
M- 01 Km:17 +320
1.5
···--{-
1
Diametro Di
OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
10 100
EL PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEL LABORATORIO, SALVO QUE LA REPRODUCCIÓN
SEA E (GUÍA PERUANA INDECOPI: GP:004:
B~
L=
D"' ecc.B =
ecc.L =
Meyerhof:
Nq =
Nc=
Ng=
Vesic:
Nq =
Nc=
Ng=
TESISTA:
PROYECTO:
UBICACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL "SAMTlAGO AN.TUNEZ. O !S MAYO LO"
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
· Estudio de Capacida portante de Suelo.
COCHACHIN VILLANUEVA ROGER DAVID
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RiO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVII\t,
APLICANDO HEC RAS, 2013." .
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH EXCAVACION C-01
Km:17 +010 TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m
Descripcion: Arena limosa de plasticidad media en estado húmedo de.color marrón claro a amarillo de consistencia media con presencia de rafees.
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO"
LABORA TORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERLI\LES
CLASJFICACION DE LOS SUELOS
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES REGISTRO DE EXCAVACION
COCHACHIN VILLANUEVA, Roger EXCAVACION e- 02 Km:17 +320
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA NIVEL FREATICO se encontro
PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m EL DISTRITO DE CHAVfN. APLICANDO HEC RAS
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
METODO DE EXCAV. MANUAL
E CLASIFICACION o DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL: COLOR, Cí LJ.J u <( Cl~ a:- HUMEDAD NATURAL, PLASTICIDAD, ESTADO NATURAL DE Cl o~ 01-m a <ll 1./") OCl Vl w E COMPACIDAD, FORMA DE LAS PARTfCULAS, TAMAÑO 9 o -<( w 2 u z u Zo a.::::¡"ñ¡¡
MÁXIMO DE PIEDRAS, PRESENCIA DE MATERIAL ORGÁNICA, :::J o ¡:;: WUJ _, ~ u.. CQ !2:2 o o 2 <( ETC. a: a: O:::J > a. <ñ (.!) U:I:
~~!!M~~ 0.4 RE ~~¡i.;.~ 4.86 1.342
Material de cultivo, limoso arenoso, de plasticidad media en
~~!,&~. estado seco de color plomo a marrón oscuro con presencia
~·~ "';~Z: de raíces de consistencia media
~np~ ~~ Grava pobremente graduada con limo de plasticidad media
1.5 GP-GM ~'i i!.lf 3.85 2.097
en estado seco de color amarillo a anaranjado oxido de
consistencia media con presencia de roca fracturada y
rU boloneria de 6" a 10" en un 45% a 60% con canto anguloso
IDENTIFICACION DE MUESTRAS.
Re: Material de relleno C- 02 Km:17 +320 BORDE DEL RIO MOSNA S/M: Sin muestra Ubicasion: CHAVIN DE HUANTAR M-01: Muestra alternativa W 01
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE ~IA TERIALES
AN_ALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ASTM D422
TESISTA: COCHACHIN VILLANUEVA, Roger
PROYECTO: DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN
METODO DE EXCAV. CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
MANUAL
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ASTM 0422
CALICATA W02
MUESTRA M- 01 Km:17 +320
PROFUNDIDAD( m} 1.5
TAMIZ %QUE PASA 3" 100
21/2" 100 %GRAVA
2" 86.23
11/2" 59.44 %ARENA
1" 37.81
3/4" 29.02
1/2" 20.42 %FINOS
3/8" 16.46
1/4" 13.71
N"4 12.37 D10 (mm}
N"10 10.17 D30 (mm}
N"20 8.79 D60 {mm)
N"40 7.94 Cu
N"60 7.42 Ce
N"140 6.71
N"200 6.52
LIMITES DE CONSISTENCIA ASTM 04318
%LIMITE LIQUIDO 27.1
% Ll M ITE PLASTICO 21.5
% INDICE PLASTICO 5.6
CLASIFICACION DE SUELOS
AASHTO A-1-a(O}
sucs NOMBRE DE GRUPO CON LIMO
OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
87.63 Gruesa
Fina Gruesa
5.85 Media
Fina
6.52 Fina
0.64
4.82 64.16
0.56 99.99
El PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEl lABORATORIO, SAlVO QUE LA REPRODUCCIÓN SEA E (GU[A PERUANA INDECOPI: GP:004: 1993)
70.98
16.65
2.2
2.24 1.41
6.52
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO''
LABORA TORIO DE ME CANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
CURVA GRANULOMETRICA
TESISTA: COCHACHIN VILLANUEVA, Roger PROYECTO:
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN 'IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN
EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH METODO DE EXCAV. MANUAL
100
o 80 "' m '"3 E 60 :::1
it ~ 40
20
o 0.01
CALICATA N·o1
MUESTRA M - 01 Km:17 +010
PROFUNDIDAD( m) 1.5
.... ·- - - -- ' . -+-···· .
... --··- ··-· -· ¡ ... -
0.1 1
diametro Di \ ... OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
10 100
EL PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEL LABORATORIO, SALVO QUE LA REPRODUCCIÓN SEA E {GUfA PERUANA INDECOPI: GP:004:
B= L=
D=
ecc.B =
ecc.L =
Meyerhof:
Nq=
Nc =
Ng=
Vesic:
Nq =
Nc=
Ng=
TESISTA:
PROYECTO:
UBICACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
Estudio de Capacida portante de Suelo.
COCHACHIN VILLANUEVA ROGER DAVID
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN,
APLICANDO HEC RAS, 2013."
Km:17 +320 EXCAVACION e- 02
TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m
Descripcion: Grava pobremente graduada con limo de plasticidad media en estado seco de color amarillo a anaranjado oxido de consistencia media con presencia de roca fracturada y boloneria de 6"
a 1 O" en un 45% a 60% con canto anguloso
CÁLCULO DE CAPACIDAD PORTANTE DE SUELOS
2.80 [ m]
1.00 [ m]
1.50 [ mj
1.40 [ m]
0.50 1 m]
18.40112222
30.13962779
22.40248627
18.40112222
30.13962779
22.40248627
cj¡= 30.00
o= 0.00
P= 0.00
TJ= 0.00
e= 2.92
Los factores de fonna.
Fes= 2.57587
Fqs = Fgs = 1.78794
Factor de inclinación
Fci = Fqi = 1
Fgi = 1
Los factores de forma
Fes= 2.83159
Fqs = 2.73205
Fgs = -0.2
D/B= 0.5
Factor de inclinación
Fci = 1
Fqi = 1
Fgi= 1 F. inclín. Cimentación
be=
bq=bg=
¡·¡ ¡·) ¡·¡ ("]
1 kN/m2]
ca= 0.00
y= 17.89
qv= 0.00
qh= 0.00
FS= 5.00
Factores de profundidad
Fcd = 1.1797338
Fqd = Fgd= 1.0898669
Kp= 12.81405861
Factores de profundidad
Fcd = 1.2
Fqd = 1.4330127
Fgd= 1
K= 0.5
m= 1.25
Af= o
Fatt. d'inclin. Terreno gc =
gq =gg =
[kN/m3]
[ kN/m2]
( kN/m2j
Hansen: Los factores de forma Factores de profundidad
Nq = 18.40112222 se= 2.83159 de= 1.2
Nc= 30.13962779 sq = 2.73205 dq= 1.4330127
Ng= 15.0698139 sg= -0.2
D/B = 0.5
qo < qo tgd + Af ca Factor de inclinací.ón ic =
iq, ig >o
Terzaghi: Nq =
Nc=
Ng=
LEGENDA:
ecc.B =
ecc.L = $= li=
~=
r¡=
e=
ca=
y=
qv=
qh = Kp=
Af= FS = q=
FALSO
VERDADERO
VERDADERO
VERDADERO
22.456
37.162
27.084
Ancho de la cimentación
Longitud de la cimentación
Profundidad de la cimentación
Excentricidad en B
Excentricidad en.L
Angulo de fricción
iq = 1
ig=
F. ínclin. Cimentación
be=
bq =
bg = 1
Tipo de
Nastrif<
A. inclinacion del terreno de fundación.
A. inclinación de la carga
Inclinación de la cimentación
Cohesión
Adhesión a la base de la fundación
Peso especifico del suelo
Comp. Vertical de la carga
Comp. Horizontal de la carga
Coeficiente de empuje pasivo
Area efectiva de la cimentación
Factor de seguridad
Capacidad portante
Capacita portante secondo Meyerhoff:
[ kN/m2)
dg= 1
K= 0.5
Af= o
Fatt. d'inclín. Terreno
1 gc =
Cartoo Totale 'rma
__,-~~..,..,-t~,..,-~...,....,--...,..,-,., B
[ k.l~] [ kN/m2]
Capacidad portante según Vesic:
[kN/m2] qult = 1 ,·.
[t/m2] qult=
[ Kg/cm2]
Capacidad portante según Hansen:
[ kN/m2] qult = 1 190~;64 . . ...• : ··j
[ Kgfcm2]
Capacidad portante según Terzagbi:
[kN/m2]
[ t/m2] qult =
[ Kg/cm2] qult = 1 .·
[kN) [kNJ q=
[ t] 1 tjm2] q=
[ Kgjcm2]
q=
[ kNJ [ kN/m2] q=
[ t 1 [ t/m2] q=
[ Kg] [ Kg/cm2] q=
[ kN] [ kN/m2] q=
[ t/m2] q= ·1 Qamm=
[ Kg] [ Kg/cm2] q=
05. ESTUDIO QUÍMICO DEL AGUA
93
UNBVERSftDAD NACDONAL "5Santiago Antúnez de Mayolc"
fACULTAD DE COENCtAS AGRARHAS CIUDAD UNIVERSITARiA- SHAJ'lCAYAN
REPORTE DE ANALISIS QUÍMICO DEL AGUA SOLICITA Cochachin Villanueva Roger David- Tesista FUENTE Río Mosna Margen Izquierda - Puente Laos UBICACIÓI Ch.avín - Huari - Anc~sh
REPORTE DE RESULTADOS Resultados-Unidad Cloruros como ión Cl. 216 ppm. Sulfatos como ión S04 25 oom. Sales Solubles Totales (C.E) 0.160 dS/m.
IPH 6.96 CONCLUSIONES: la muestra tiene una reacción neutra,
en cuanto el Cl, S04, pH y los sales solubles totales se encuentran dentro de los parámetros permisibles por lo tanto se recomiendí uso respectivo
Sección del km: 17+140 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Lagend --y---
EGPF3 --A--
EGPF2 s WSFF3 e: o WSFF2 ""' .. > EGPF1 " ¡¡;
WS FF1
G10und
• BankSia
o 10 20 3J 40 SJ
S1ation (ni
Sección del km: 17+160 M odelo_Chavi n Plan: Plan 02 15/01/2015
l.agend --...--
EGPF3
WS FF3 s __ ..__ EGPF2
e: o WS FF2 :g > EGPF1 (!)
iii WSFF1
G!Ound • BankSta
o 10 20 3J 4J SJ 00 70 00
Sation(ni
Sección del km: 17+180 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Lagend --.....---
EGPF3
WSFF3 s __ ¿___
EGPF2 e: o WS FF2 ~ > EGPF1 " ¡¡;
WSFF1
G!Ound •
BankSta
20 40 00 00
S1ation(rfl
Sección del km: 17+200
93
Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --.......--
EGPF3
WSFF3
:S --~-
EGPF2 <: o WSFF2 "" .. > EGPF1 "" ¡¡¡
WS FF1
G10urd • BankSia
o 20 40 ro 80 100
Station (rrp
Sección del km: 17+220 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --y--
EGPF3
WSFF3
:S --.6.---
EGPF2 e
~ WS FF2 > EGPF1 "" ¡¡¡
WSFF1
G10urd • BankSia
100
Station (rrp
Sección del km: 17+240 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --.......--
EGPF3
WSFF3
:S --~-
EGPF2 <: o WSFF2 ~ > EGPF1 "' ¡¡¡
WSFF1
G10urd • BankSia
o 20 40 ro aO Station (rrp
Sección del km: 17+260 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend
-EGPF3
:S WSFF3
--4---
EGPF2 <: o
WSFF2 ~ >
EGPF1 "' ¡¡¡ WSFF1
GIOurd • BankSia
o 20 ro 80 100
Slation (rrp
Sección del km: 17+280
94
Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --v--
EGPF3
WSPF3 s --A--
EGPF2
" o WSPF2 'E > EGPF1 " ijj
WS PF1
G10und • BankSta
o 20 40 00 00 100
Station (nV
Sección del km: 17+300 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend ~--y--
EGPF3
WSPF3
:S EGPF2
" o WS PF2 ~ > EGPF1 " Ü]
WSPF1
GIOUnd
• BankS!a
100
Slation (nV
Sección del km: 17+320 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend
-EGPF3
WSPF3
:S --A--
EGPF2
" o WSPF2 :g > EGPF1 " Ü]
WSPF1
Ground • BankSta.
o 10 20 31
Slation (nV
Sección del km: 17+340
Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --y--
EGPF3
WSPF3
:S __ ...__
EGPF2 e: o WS PF2 :;:o .. > EGPF1 ..
Ü] WSPF1
G10und • BankSia
o 20 00 00
Station (nV
95
07. Panel fotográfico.
Imagen 07.01. Vista de las características de la cuenca de aporte.
Imagen 07.02. Vista de las características de la cuenca de aporte.
96
Imagen 07.03. Vista del margen izquierdo del rio Mosna
Imagen 07.04. Tramo a proteger.
97
Imagen 07.05. Vista del margen derecho del rio Mosna con protección de muro
de gaviones
Imagen 07.06. Características del margen izquierdo del rio Mosna
98
08. PRESUPUESTO.
99
S10
Presupuesto
Cliente
Lugar
ltem
01
01.01
01.02
01.03
02
02.01
02.01.01
02.01.02
02.02
02.02.01
02.02.02
02.02.03
02.02.04
02.02.05
02.02.06
02.03
02.03.01
02.04
02.04.01
02.0402
02.05
02.05.01
02.05.02
02.05.03
02.05.04
02.06
02.06.01
• 02.06.02
02.06.03
02.06.04
02.06.05
Página
Presupuesto
0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 + 330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN, APLICANDO HEC ·RAS, 2013
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CHAVIN DE HUANTAR Costo al
ANCASH. HUARI· CHAVIN DE HUANTAR
Descripción
OBRAS PROVISIONALES
CARTEL DE OBRA IMPRESION DE BANNER DE 3.80 m X 2.40 m (Soporte de Madera)
Alquilar de Local para la Obra
Cerro perimetrico de Esleras y postes de Eucaipto
DEFENSA RIBEREAA:GAVIONES
OBRAS PRELIMINARES
Umpieza manual de Terreno con presencia de Maleza y Vegetación
Trazo y replanteo en Terreno Normal con Equipo
MOVIMIENTO DE TIERRAS
Umpieza y/o descolmatado de Canal Nalural
O>rte manual en terreno tipo cascajo y piedra
Excevacion Masiva a Maquina en terreno Semirocoso (Retroexcavadora s/llantas)
Pertilado de Talud en Terreno Nonmal
Rellano con Malerial Propio compactación con equipo lviano
Efiminación de Mat.Excad.CNolquete de 6m3+Car¡¡ador Frontal d<= 5 Km
U~A DE ESTABIUDAD • NIVELANTE
EXTRACCION Y SELECCION DE PIEDRA (obras de arte)
EXTRACCION DE MATERIALES EN CANTERA
EXTRACCION Y SELECCION DE PIEDRA (obras de arte)
Acarreo Manual de P.G.(prom. 10') 50m<D<100m
GAVIONES
Gaviones -Suministro e instalación 5.00 x 1.00 x 1.00m
Gaviones. Suministro e instalación 5.00 x 1.50 x1.00m
Suministro e instalacion de Gectextil NT -2000 M
Foresleción para Defensas Naluralas (rtos, quebradas), incluye suministro y sembrado
VARIOS
Señalizacion en Obra durante Ejecucion
Umpieza General de Obra
Kit DE IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD
Kit DE HERRAMIENTAS
FLETE TERRESTRE
COSTO DIRECTO
GASTOS GENERALES(4.96)
PRESUPUESTO
COSTO DE ELABORACION DE EXPEDIENTE
LIQUIDACION DE OBRA
MONTO DE INVERSION
Un d.
und
mes
m
m2
m2
m3
m3
m3
m2
m3
m3
m3
m3
m2
und
und
und
m2
m
m2
glb
und
glb
Me !fado Precio S/.
1.00 1.056.93
4.00 200.00
340.00 17.87
1,020.00 2.37
1,020.00 0.96
510.00 144.85
1,530.00 54.32
1,620.00 15.09
1,020.00 3.39
2,295.00 44.61
3,187.50 20.31
510.00 72.42
2,720.00 72.42
1,360.00 72.42
476.00 657.80
124.00 782.80
1,020.00 14.59
25.00 8.95
340.00 1.07
1,360.00 0.95
1.00 7,350.00
1.00 7,645.50
1.00 12,000.00
15/01/2015
Parcial S/.
7,932.73
1,056.93
800.00
6,075.80
1,141,746.03
3,396.60
2,417.40
979.20
352,004.78
73,873.50
83,100.60
24.445.80
3,457.80
102,379.95
64,738.13
36,934.20
36,934.20
295,473.60
196,982.40
98,491.20
425,265.55
313,112.60
97,067.20
14,881.60
223.75
28,651.30
363.80
1,292.00
7,350.00
7,645.50
12.000.00
1,149,678.76
57,000.00
1,206,678.76
10,000.00
3,500.00
1,220,178.76
Feoha: 28101/2015 D3:57:42p.m.
S10 Página:
Gastos generales
Presupuesto 0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 + 330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN, APUCANDO HEC- RAS, 2013
Fecha
Moneda
15/01/2015
01 NUEVOS SOLES
GASTOS VARIABLES
PERSONAL TECNICO
Código Descripción
02003 ALMACENERO 02006 GUARDIAN 02012 INGENIERO ASISTENTE DE OBRA 02013 MAESTRO DE OBRA 02015 ASISTENTE ADMINISTRATNO 02016 ASISTENTE TECNICO 02018 SUPERVISOR DE OBRA
Precios y cantidades de recursos requeridos por tipo
Obra 0102.053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17t00 AL KM 17 + 330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN, APLICANDO HEC • RAS, 2.013
Subpresupueslo 001 DISEÑO DE MURO DE GAVION PARA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDO DEL RIO MOSNA
Fecha 01/0112015
Lugar 021004 ANCASH • HUARI· CHAVIN DE HUANTAR Código Recurso Unidad Cantidad Precio S/. Parcial S/.