estudio hidraulico del puente pillunya

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CALCULO DEL ANCHO Y PROFUNDIDAD MEDIA DEL CAUCE PUENTE CARROZABLE PILLUNYA TIPO DE CAUCE 2 (ver cuadro adjunto) CAUCE TIPO ARENOSO 1 GRAVOSO 2 MAT. COHESIVO 3 Cálculo del ancho medio inundable: B = ancho medio del cauce en metros Q = caudal de diseño = 10.00 m3/s D90 = tamaño de material de fondo que en un analisis granulometrico corresponde a 10.00 mm L = Luz del puente 8.25 m Fs = factor que describe el material de las orillas 0.10 Fs = 0.10 para arena limosa Fs = 0.20 para limos arcillosos Fs = 0.30 para suelos cohesivos n = coeficiente de rugosidad de Manning 0.00 (dato sólo para cauce de mat. cohesi Ft = fuerza tractiva critica (ver tabla Nº 2) 0.00 Newton / m2 (dato sólo para cauce de mat. cohesi Entonces, B = 10.00 m Cálculo de la profundidad media: y = tirante del flujo en metros q = caudal unitario expresado 1.00 D90 = tamaño de material de fondo que en un analisis granulometric 10.00 n = coeficiente de rugosidad de Manning 0.00 (dato sólo para cauce de mat. cohesi Ft = fuerza tractiva critica 0.00 (dato sólo para cauce de mat. cohesi Entonces, y = 0.82 m Tabla Nº 1.- PROPIEDADES FISICAS DE LAS ARCILLAS Relación de vacíos 2.0 - 1.2 1.2 - 0.6 0.6 - 0.3 0.3 - 0.2 Densidad seca kg/m3 880 - 1200 1200 - 1650 1650 - 2030 2030 - 2210 Densidad saturada kg/m3 1550 - 1740 1740 - 2030 2030 - 2270 2270 - 2370 Tabla Nº 2.- FUERZA TRACTIVA CRITICA TIPO DE SUELO FUERZA TRACTIVA CRITICA (Newton/m2) Arcilla arenosa 1.9 7.5 15.7 30.2 Arcilla pesada 1.5 6.7 14.6 27 Arcilla 1.2 5.9 13.5 25.4 Densidad seca = ds/(e + 1 ) Densidad saturada = d(s + e)/(e + 1) d = densidad del agua s = peso especifico de las partículas de suelo e = relación de vacíos de la masa de suelo

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DISEÑO REQUERIDO PARA PUENTES Y PASOS, PROCESOS EN EL CAMPO DESARROLLADO, INCLUYE TAMBIÉN DEFINICIONES PREVIAS ACERCA DE CADA PROCESO A EMPLEAR

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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)