“UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA” FACULTAD ACULTAD DE INGENIE ING ENIERIA RIA CIVIL CIVI L
DEDICATORIA A nuestros padres, por ser los encargados de una labor maravillosa, la de formarnos como personas con principios y valores, cualidades que impulsan el desarrollo de la carrera con buenas prácticas en este mundo competitivo.
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ENCAUZAMIENTO El cauce o lecho fluvial es la parte de un río por donde discurren las aguas en su curso; es el confín físico normal de un flujo de agua, siendo los espacios laterales las riberas. El sistema de encauzamiento trata de la estabilizacin y defensa contra las inundaciones y rehabilitacin de los ríos. !or tanto se debe realizar obras, entre las que destacan los diques enrocados, y acciones de proteccin de terrenos de cultivos, poblaciones, infraestructura vial e hidráulica a fin de mitigar y controlar los efectos de la erosin hídrica causada por una inundacin del río u huayco, que genera posibles cambios.
DESCRIPCION DE CARACTERISTICAS DEL RÍO "eg#n los datos ya procesados, obtenidos en campo y de investigacin, se tiene que$
%audal de dise&o para un periodo de retorno de '(( a&os es de$
3 Q=559.00 m / s , el cual
es adecuado para el dise&o de puentes y diques trabajando para un período de retorno de '(( a&os, redondeando la cifra obtenida a un valor de$ Q=560.00 m3 / s
)a pendiente promedio oscila entre (.* +'.', la cual tomamos como dato$
S =0.007
En general, desde el punto de vista geomorfolgico, el río -ca se considera en el proceso de transicin entre un río joven a maduro. )os materiales del lecho del río son medianamente socavable, y el coeficiente de rugosidad de anning oscila entre (.(/0 y (.(12.
El estrato o capa superior del lecho presenta un perfil de suelo con predominio gravas, guijarros y cantos rodados en una matriz de arenas y finos. En el tramo evaluado del río se estim en campo los diámetros promedios del material del lecho, obteni3ndose el diámetro promedio de **.02 mm, dentro de una granulometría variada y e4tendida 5hay más gravas6.
)as muestras representativas del material del lecho del río fueron remitidas a un laboratorio de mecánica de suelos de la 78-%A donde se determinaron se determinaron los siguientes diámetros$ diámetro medio 9m:**.02 mm, y los diámetros 9 '( : (./1 mm, 9 *( : (.* mm, 92( : '<.2( mm, 9 =( : /<.2( mm, 9 <( : 1(.(( mm, 9 0( : 2<.2( mm y 9 ( : <0.(( mm.
)a cuantificacin del transporte de sedimentos de fondo del río -ca, se realiz aplicando el m3todo de eyer+!eter y >ller, el cual es reconocido en la práctica ingenieril para cauces de materiales gruesos. Abajo se aprecia una imagen del caudal del río -ca de un e4pediente, lo cual demuestra que el caudal hallado con ayuda de m3todos estadísticos es correcto.
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El cauce del ?ío -ca se caracteriza por el predominio de materiales gruesos con granulometría e4tendida desde bolonería, piedra de regular tama&o 5sectores de @rapiche, 9ique Ecos+uantina, Bocatoma, )a Achirana y Batea %omenzando6, hasta arena y limo 5sectores Clivos+"an Duan, "acta y Ccucaje6. En las riberas de la zona medio y bajo de valle, la topografía es llana y el suelo está cubierto en su mayoría por cultivos.
MEMORIA DE CÁLCULO 1) CALCULO DEL ANCHO (SECCION) ESTABLE O AMPLITUD DE CAUCE - Por Recomendación Práctica: %omo el caudal está entre 2(( '((( m*Fseg. Entonces B: '(( m - Por Método de Lacey: 560
¿ ¿
0.5
B = 4.831 Q =4.831 x ¿
- Por Método de Simons - Albertson: B = K 1 Q
1/ 2
!rimeramente, las condiciones de este m3todo se cumplen puesto que el 9m 5**.02 mm6 del material del fondo del río está comprendido dentro del rango permitido 5(.(* 0( mm6.
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!or tratarse material gravoso
de
5guijarros, piedras de regular tama&o6 que predomina tanto en la orilla como en el fondo 5lecho6 del río, se tiene que$ K 1=2.90 Entonces$ 1 /2
B =2.90 x 560 = 68.63 m 1 /2
- Por Método de Blench - Altunin:
Q F b ) B =1.81 ( F s
Este m3todo introduce dos parámetros factor de fondo 5F b6 y factor de orilla 5F s6, que tienen en cuenta la concentracin del material transportado en suspensin, el diámetro de las partículas de fondo y la resistencia de las orillas a ser erosionadas.
VALORES APROXIMADOS DE F b
VALORES APROXIMADOS DE F s
"iendo para este caso$ F b = !" F s = $!
para material del lecho grueso, #m G (.2 mm para material poco cohesivo, como arena 1/ 2
560 x 1.2 ) =148.38 m B =1.81 ( 0.1
Alternativamente se podría usar otra e4presin, puesto que en el fondo del cauce predomina el material grueso 5específicamente las gravas6, lamentablemente no se cuenta con el dato H%I que representa la concentracin de sedimento en la capa de fondo 5%6 hallada cuantitativamente con el m3todo de eyer+!eter y >ller. )a frmula es$
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- Por Método de Mannin&: "e trata de un cauce natural de río con derrubio e irregularidades así que$ n: (.(** !or tratarse de un cauce lo más cercano a una matriz arenosa$ m: (.< aterial del cauce medianamente socavable, por recomendacin practica$ J:'( 1
B =(
Q
2
( ) 5
) n K
3
1
1
3 3+ 5 m
=(
S5
560
2 1
0.007
)
(
5
0.033 x 10
3
)
3 3+ 5 x 0.7
=77.72 m
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CUADRO RESUMEN DE RESULTADOS SELECCIÓN DEL ANCHO ESTABLE
B
Recomendación Practica
100.00
Método de Lacey
114.32
Método de Simons- Albertson
6.63
Método de !lenc" # Alt$nin
14.3
Método de Mannin%
&&.&2
PROMEDIO REDONDEADO
102.00
B SELECCIONADO
100.00 m
En base a los cálculos obtenidos, se concluye que el Ancho Estable a trabajar es de '(( m.
2) CALCULO DEL TIRANTE MÁXIMO DE DISEÑO !or tratarse de una amplitud de cauce 5B6 mayor a *( m se utiliza el 3todo de anning+ "tricKler, cuya frmula es$ 3/5
Q ) y =( 0.5 K S B S
y = H o =(
@ambi3n y:o en algunos te4tos.
3 /5
56 0 30 x 100 x 0.007
0.5
) =¿ '.=/ m
CALCULO DE LAS VELOCIDADES Y AUSTES 5
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m =¿ K S R
2 /3
S
1 /2
V ¿
%onsiderando el tramo de río por donde está ubicado el puente, donde a un lado e4isten gaviones 5por el sector de )os !edreros6 con un talud z:( mientras que en la otra margen del río hay una pantalla de concreto con un talud de z:'.2, siendo las características de cada lado distintas se opta por tomar el talud z:'.2 como general, detallándose algunas características del muro de concreto a continuacin$
HALLANDO EL ÁREA Y PERÍMETRO MOADO "abiendo que el talud del encauzamiento es '.2$' 5$L6 Cbteniendo la plantilla 5b6$ b: '((/4'.24'.=/: 2.'1 m A: 5 b + zy ¿ y : 52.'1M'.24'.=/6 4 '.=/ : '20.(= m/ !: b + 2 y √ 1 + z 2=95.14 + 2 x 1.62 √ 1 + 1.52=100.98 m Entonces$ ?:
A 158.06 = =1.56 m P 100.98
S =0.007 5anning6
y
?eemplazando valores en la frmula anterior$ m =¿ 30 x 1.56
2 /3
0.007
1 /2
= 3.38 m / s
V ¿
VERIFICANDO EL TIPO DE FLUO DEL CAUCE !or formula del 8#mero de Nroude$
F =
V
( g∗ A / T ) /
1 2
?eemplazando$ F =
3.38 /
1 2
(9.81∗158.06 / 100)
=0.858 < 1
"e trata de un Nlujo "ubcrítico 5%umple CJ6
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!) CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACI"N #ENERAL ($ s % &s) "e determina con el m3todo propuesto por )-"%LA8 )ELE9-EL para cauces naturales. @ener en cuenta que se trata de un lecho de material grueso 5gravas6. Así que$ H s=(
∝ x H o
5 /3
0.68 x βxμxϕx D m
1
( x +1)
0.28
)
El valor del coeficiente β se obtiene de @abla que está en funcin al periodo de retorno 5'(( a&os6. !ara hallar el valor del H4I será en funcin a la tabla para suelos no cohesivos 5con el 9m6 interpolando sale que 4: (.*(1 μ es el coeficiente de contraccin que está en
funcin del ancho estable efectivo 5B e6.
9e los datos obtenidos en campo se tiene que el espesor de los dos pilares es '.(( m. El puente evaluado, que es el "ocorro, el cual no presenta desviaje puesto que es casi perpendicular al flujo de agua del cauce. En realidad, el ancho del cauce encontrado es apro4. *2 m, pero seg#n el trabajo se trabajará con el ancho estable calculado, que es igual a B: '(( m, viendo la diferencia que hay se e4plica porque siempre que viene una avenida má4ima hay tendencia al desbordamiento e inundacin de áreas cercanas. Así que$ B e =B −ancho de pila = 100−0.5 −0.5 =99 m
Entramos a la tabla anterior, donde nuestra velocidad media es de *.*0 mFs, valor apro4imado a *.2( mFs e interpolamos entre la columna de =* y '(= m, para hallar μ $ =* m ++++++++++++++++++ m ++++++++++++++++++ '(= m ++++++++++++++++++
(.0
0.01 0.99
− !
= 43 7
μ : O O : μ : (.00
(.
)uego, obtenemos el valor de la profundidad media del cauce$
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H m=
A 158.06 = =1.60 m Be 99
Entonces, calculamos el coeficiente de "eccin H " I$ 56 0 Q " = = = 2.584 5/ 3 5/ 3 H m x B e 1.60 x 99
)uego, reemplazando en la formula inicial se obtiene el tirante de socavacin general$ H s=(
2.584 x 1.62
5/ 3
0.68 x 1.00 x 0.988 x 1.00 x 33.85
1
)
( 0.304 + 1)
0.28
=2.44 m
Ninalmente hallamos la profundidad de socavacin general$ S g =2.44 −1.62 =0.82 m
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S g = H s− H o
