Estudios Hidráulico-Hidrológicos Para Puentes

INGENIERIA CIVIL

SEXTO SEMESTRE

CARRETERAS

ESTUDIOS HIDRULICO

HIDROLGICOS PARA PUENTES.

CARVAJAL HERNANDEZ JUAN

MORENO COELLO JAVIER

OREA RAMREZ RICARDO

SANTOS BERNARDINO JOS EDUARDO

MEDINA PERALTA PABLO

ING: MILTON CUESTA MARTINEZ.

AULA: 27B CRUPO: D

HORARIO: 17:00 A 18:00 HRS

INSTITUTO TECNOLGICO DE TEHUACN

INSTITUTO TECNOLGICO DE TEHUACN CARRETERAS

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INDICE

INGENIERA CIVIL

CARRETERAS

ESTUDIOS HIDRULICOHIDROLGICOS PARA

PUENTES.

1.1 Ejecucin De Estudios, Proyectos Y Consultoras. NLEG2

1.2 Trabajos De NPRYCAR106002

1.3 Procesamiento De Informacin .NPRYCAR106003

1.4 Anl NPRYCAR106004

1.5 Anlisis NPRYCAR106005

1.6 Ejemplo De Productos A Entregar Despus Del Los Estudios Hidrulico-

Hidrolgicos Para Puentes.

1.7 Herramientas para el clculo de los anlisis Estudios Hidrulico-

Hidrolgicos para Puentes.


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EJECUCIN DE ESTUDIOS, PROYECTOS Y CONSULTORAS

CONTENIDO

Esta Norma contiene criterios de carcter general sobre la ejecucin, medicin y pago de los

servicios relacionados con la obra pblica, que realice la Secretara con recursos propios o a

travs de un Contratista de Servicios, con el propsito de concebir y proyectar las obras para

la infraestructura del transporte.

ESTUDIOS

La ejecucin de un estudio comprende los trabajos de campo, laboratorio y gabinete que se

deben realizar para establecer las variables que determinan la concepcin, el diseo, el

comportamiento y las condiciones reales en las que se realizar y operar una obra. Los

estudios pueden ser bsicos o de detalle, segn se establece a continuacin.

ESTUDIOS BSICOS

Los estudios bsicos son los que tienen por objeto determinar todos aquellos factores

generales, de carcter social, cultural, ambiental, operacional, tcnico y econmico, que

permiten la definicin de una obra por construir conforme a la planeacin de la

infraestructura del transporte.

ESTUDIOS DE DETALLE

Los estudios de detalle tienen el propsito de determinar, de la forma ms precisa posible,

todas aquellas variables, tcnicas y ambientales, que inciden en el diseo de los elementos

que integran una obra o que determinen su comportamiento.

PROYECTOS

La ejecucin de un proyecto comprende desde las actividades necesarias para concebir,

disear y definir una obra, incluyendo todos los elementos que la integran, hasta la expresin

de sus caractersticas en planos, especificaciones y otros documentos, de tal manera que el

constructor tenga los datos necesarios para que pueda ejecutar la obra, tal y como sea

concebida por el proyectista. Los proyectos pueden incluir la ingeniera bsica y/o la

ingeniera de detalle, mismas que se explican a continuacin.


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INGENIERA BSICA

La ingeniera bsica es el conjunto de actividades necesarias para determinar, de acuerdo con

la planeacin de la infraestructura para el transporte y con apoyo en los estudios bsicos, el

tipo de obra que se debe realizar, el servicio que prestar, el sitio donde se construir si es

puntual o la ruta si es lineal, estableciendo las caractersticas generales de su operacin y

geometra, as como sus ejes principales.

INGENIERA DE DETALLE

La ingeniera de detalle comprende todas las actividades que se requieran para disear, con

base en la ingeniera bsica y en los estudios de detalle, todos los elementos de la obra por

realizar, estableciendo en los planos, en las especificaciones y en otros documentos grficos

y/o electrnicos, la composicin, el arreglo, la forma, los materiales, la resistencia, las

dimensiones, los acabados, los conceptos y las cantidades de obra de cada elemento.

CONSULTORAS

Las consultoras son los servicios profesionales que presta un experto de reconocido prestigio

en su mbito de competencia, para examinar, dictaminar y resolver algn problema

especfico en relacin con la infraestructura del transporte o para asesorar, aconsejando o

ilustrando al Ingeniero, sobre la forma de solucionar correctamente los problemas que se

presenten en una determinada disciplina.


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TRABAJOS DE CAMPO

RECONOCIMIENTO DE CAMPO

El reconocimiento de campo a que se refiere la Fraccin E.2. de la Norma

NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes, que

tiene el propsito de corroborar la informacin que se indica en la Clusula D. y en la

Fraccin E.1. de esa Norma; recabar los datos que sean tiles para determinar las

caractersticas fisiogrficas y, en su caso, hidrolgicas de la cuenca; conocer el

comportamiento histrico de la corriente natural y programar los trabajos de campo para el

levantamiento topogrfico, debe ser realizado por un especialista en hidrulica con

conocimientos de topografa, considerando lo siguiente:

CORROBORACIN DE LA INFORMACIN DISPONIBLE

Debido a que la informacin que se recabe, normalmente se genera con mucha anterioridad

respecto al momento en que se ejecuta el estudio, es necesario verificar, entre otros, los

siguientes aspectos que puedan influir en la determinacin de las caractersticas de la cuenca:

Que la informacin contenida en las cartas topogrficas y mostrada en las fotografas

areas, no haya sufrido cambios sustanciales debidos a la construccin de obras,

explotacin de recursos y/o desastres naturales.

Que la edafologa, el tipo y uso del suelo, el tipo y la densidad de la vegetacin

continen como se indica en las cartas correspondientes.

Que durante el lapso que abarquen los registros que, en su caso, se obtengan de las

estaciones hidromtricas, pluviogrficas y pluviomtricas, no se hayan realizado obras

tales como presas, bordos, desvos y encauzamientos, entre otros, que provoquen

cambios en las caractersticas hidrolgicas de la cuenca.

OBTENCIN DE DATOS DE CAMPO

Durante el reconocimiento de campo y particularmente cuando no exista o sea deficiente la

informacin fisiogrfica e hidrolgica disponible o en el caso de que dicha informacin haya

sufrido alteraciones, segn se indica en la Fraccin anterior, se recaban, entre otros, los

siguientes datos:

Tipo, magnitud y causa de las alteraciones topogrficas que influyan en los

escurrimientos, asentndolas en las cartas topogrficas y/o fotografas areas, en

forma de croquis.


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Las alteraciones y sus causas, incluyendo cualquier cambio en las caractersticas de los

suelos y materiales superficiales del terreno, y sus estados de humedad, que influyan

en los escurrimientos, indicando esta informacin en las cartas edafolgicas, de uso

de suelos y/o fotografas areas.

Tipo, densidad y alteraciones de la vegetacin dentro de la cuenca, registrando esta

informacin en las cartas edafolgicas, de uso de suelo y/o fotografas areas, en

forma de croquis, con el propsito de hacer confiables los coeficientes de

escurrimiento de la cuenca, as como de rugosidad del cauce y de las llanuras de

inundacin que se determinen.

Tipo, geometra, dimensiones, ubicacin y funcionamiento de las obras construidas

dentro de la cuenca, que influyan en su funcionamiento hidrulico, asentndolas en

forma de croquis, en las cartas topogrficas y/o fotografas areas.

Tipo y dimensiones de los cuerpos flotantes en la corriente, generalmente

constituidos por los rboles de la cuenca, sobre todo los cercanos al cauce, para fijar

la longitud mnima de los claros del puente.

Tipo y dimensiones de los materiales arrastrados sobre el fondo del cauce principal,

tales como rocas, cantos rodados, grava y arena, entre otros.

Los niveles alcanzados por el agua en el cauce, particularmente durante la creciente

mxima de que se tenga noticia, que determinan el gasto mximo observado en

campo (QMOC), precisando si sta ocurri slo en una ocasin y en caso contrario

su frecuencia, estimando su periodo de retorno. Esta informacin se obtiene

consultando a los lugareos. Si esa creciente ocurri recientemente (uno o dos aos),

se pueden definir las trazas en el terreno natural del nivel alcanzado por el agua,

detectando las huellas de arrastres en suspensin que la corriente haya dejado. Estos

datos slo se reportan en los sitios donde se obtenga informacin confiable, evitando

aceptar datos que no hayan sido determinados con informacin de campo veraz.

La tendencia del ro a depositar o a socavar su fondo, a fin de considerar el espacio

libre vertical en el primer caso o el incremento de la profundidad de la cimentacin

en el segundo.


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PROGRAMACIN DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO

Durante el reconocimiento de campo se programan los trabajos para el levantamiento

topogrfico, atendiendo los aspectos que enseguida se sealan, para determinar las

dimensiones del rea por levantar, las longitudes de los perfiles para la pendiente

geomtrica o hidrulica y de construccin, as como la ubicacin de las secciones

hidrulicas, tomando en cuenta la elevacin del agua durante la creciente mxima de que

se tenga noticia.

CAMBIOS DE DIRECCIN DEL CAUCE

Para cauces con llanuras de inundacin o con inestabilidad y/o erosin en sus mrgenes,

conviene que el levantamiento topogrfico comprenda los cambios de direccin que

presente la corriente en una distancia tal que permita definir las obras auxiliares de

encauzamiento y proteccin que se requieran.

Ubicacin de las secciones hidrulicas

Las secciones hidrulicas se ubican, de preferencia, en tramos rectos del cauce en estudio

donde la seccin y pendiente sean sensiblemente uniformes, condiciones necesarias para

aplicar el Mtodo de Manning; en sitios donde el cauce no presente cadas,

estrechamientos naturales ni desbordamientos o stos sean de poca importancia. Ha de

evitarse ubicarlas en sitios donde existan pozas naturales o debidas a la extraccin de

materiales.

Si las llanuras de inundacin son muy extensas, de ms de un (1) kilmetro de ancho, la

ubicacin de las secciones hidrulicas se apoyar en las fotografas areas a que se refiere

la Fraccin D.3. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-

Hidrolgicos para Puentes.

Cuando exista una confluencia de dos escurrimientos cercana al cruce del cauce con el

eje de proyecto de la carretera, que pudiera influir en el comportamiento hidrulico del

nuevo puente, es necesario ubicar al menos una seccin hidrulica sobre el cauce en

estudio y otra en el afluente, ambas aguas arriba de la confluencia, as como una aguas

abajo, de manera que sea posible precisar la influencia del afluente sobre el cauce en

estudio.


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LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO

Con base en el proyecto geomtrico de la carretera a que se refiere la Fraccin D.1. de la

Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para

Puentes, el Ingeniero o Contratista de Servicios debe ejecutar el levantamiento

topogrfico, atendiendo los siguientes aspectos:

PERSONAL Y EQUIPO DE TOPOGRAFA

El personal y el equipo para el levantamiento topogrfico han de cumplir con los

siguientes requisitos:

El personal debe ser especializado en la realizacin de este tipo de estudios. El

responsable tcnico debe ser un especialista en hidrulica, con conocimientos de

topografa.

El equipo debe estar integrado cuando menos por un trnsito con precisin

mnima de un (1) minuto y un nivel fijo.

EJE DE PROYECTO DE LA CARRETERA

El eje de proyecto de la carretera en el rea por estudiar se replantea y nivela como se indica

a continuacin:

Replanteo del eje de proyecto

Con base en las referencias topogrficas establecidas en el proyecto geomtrico, se replantea

el eje de proyecto de la carretera, indicando con estacas, las estaciones cerrada cada veinte

(20) metros y mediante trompos con tachuela los puntos singulares, como los de inflexin

(PI), principio de curva (PC), trmino de curva (PT), as como los puntos sobre tangentes

(PST), entre otros, en una longitud mnima de trescientos (300) metros a cada lado de los

probables apoyos extremos del puente. En el caso del cruce de barrancas profundas, el

replanteo se limita a una distancia de cien (100) metros ms all de las intersecciones de la

subrasante del proyecto geomtrico con el terreno natural o lneas de paso.

Cuando se trate de cauces con llanuras de inundacin extensas, de ms de un (1) kilmetro

de ancho, el replanteo se realiza en una longitud mnima que abarque el o los cauces

principales y que se extienda dentro de la zona de inundacin por lo menos doscientos (200)

metros a cada lado de los probables apoyos extremos del puente. Los cadenamientos se

miden al centmetro y las deflexiones al minuto.


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Adicionalmente, se construyen dos monumentos en cada una de las mrgenes del cauce, si

es posible fuera del nivel alcanzado por el agua durante la creciente mxima de que se tenga

noticia, bien referenciados y alineados sobre la tangente del eje de proyecto.

NIVELACIN DEL EJE DE PROYECTO

Para obtener los datos que permitan elaborar los planos de Perfil de Construccin y Perfil

Detallado, una vez replanteado el eje de proyecto de la carretera y a partir de los bancos de

nivel considerados en el proyecto geomtrico, se nivela obteniendo las elevaciones, con

aproximacin al centmetro y comprobacin de ida y vuelta, de todos los quiebres del

terreno natural, de las estaciones cerradas cada veinte (20) metros y de los puntos singulares

como los de inflexin (PI), principio de curva (PC), trmino de curva (PT), as como de los

puntos sobre tangente (PST), entre otros, cubriendo el ancho del cauce hasta treinta (30)

metros como mnimo, ms all de las trazas con el terreno natural del nivel alcanzado por el

agua durante la creciente mxima de que se tenga noticia o en una longitud igual a la

estimada para el puente si sta resulta mayor, o en el caso de viaductos, hasta sesenta (60)

metros ms all de las lneas de paso. En el resto del eje replanteado, slo se nivelan las

estaciones cerradas cada veinte (20) metros, as como los monumentos a que se refiere el

Inciso D.2.1. De esta Norma. Si es necesario para definir la rasante del puente o cuando se

trate de cauces con llanuras de inundacin extensas, de ms de un (1)_kilmetro de ancho,

los datos levantados en el campo se complementan con los que proporcione el proyecto

geomtrico mencionado, hasta cubrir en el ltimo caso, toda el rea inundable hacia ambos

lados del cauce principal.


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PROCESAMIENTO DE INFORMACIN

El Ingeniero o Contratista de Servicios debe procesar, como se indica en el Manual

MPRYCAR106003, Procesamiento de Informacin, la informacin fisiogrfica e

hidrolgica disponible, as como todos los datos obtenidos durante el reconocimiento de

campo y el levantamiento topogrfico a que se refieren la Clusula D. y las Fracciones E.1.,

E.2. y E.3. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-

Hidrolgicos para Puentes, para determinar las caractersticas fisiogrficas e hidrolgicas de

la cuenca en estudio, que a continuacin se indican:

CARACTERSTICAS FISIOGRFICAS

Las caractersticas fisiogrficas que se deben determinar son:

REA DE LA CUENCA

Es la superficie del terreno que contribuye al escurrimiento, dirigindolo hacia el cauce

principal y sus tributarios, delimitada por el parteaguas o lnea imaginaria que se ubica en los

puntos de mayor elevacin topogrfica.

PENDIENTE MEDIA Y LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL

Es la pendiente media del cauce principal o corriente de mayor longitud dentro de la cuenca,

medida desde su inicio hasta el sitio donde se ubicar la obra por proyectar. Las corrientes

de menor longitud se consideran tributarias del cauce principal.

COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO DE LA CUENCA

Es el coeficiente que permite inferir, mediante el Mtodo Racional, la infiltracin del agua en

el suelo y la relacin entre el agua que escurre y la que se precipita, factores que determinan

el escurrimiento en el cauce principal debido a la precipitacin sobre la cuenca. Este

coeficiente est determinado por las condiciones de la superficie de la cuenca, dadas por la

geologa, el tipo y el uso del suelo, el tipo y densidad de la vegetacin, y la existencia de

cuerpos de agua, naturales o construidos por el hombre.

PENDIENTES HIDRULICAS MEDIAS DEL CAUCE PRINCIPAL

Son las pendientes medias determinadas, siempre que sea posible, en doscientos (200)

metros o dos (2) veces el ancho del ro o arroyo, lo que resulte mayor, aguas arriba de cada

seccin hidrulica considerada, con base en el perfil que determina la pendiente geomtrica

o hidrulica, obtenido como se indica en la Fraccin D.5. de la Norma

NPRYCAR106002, Trabajos de Campo.


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Dichas pendientes medias han de ser integradas en el plano de Pendiente y Secciones

Hidrulicas a que se refiere el Inciso E.3.5. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin

de Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes, sealando sus elevaciones para cada

seccin hidrulica y servirn para determinar la velocidad y el gasto del flujo.

COEFICIENTES DE RUGOSIDAD

Son los coeficientes que permiten determinar, mediante el Mtodo de Manning, la velocidad

y el gasto del flujo para cada uno de los tramos de las secciones hidrulicas consideradas.

Estos coeficientes estn determinados por las condiciones del cauce principal y, en su caso,

de sus llanuras de inundacin, dadas por el tipo, la densidad y la distribucin de la

vegetacin, por las caractersticas de los materiales que constituyan el cauce y por los tirantes

de agua que se tengan, y han de ser integrados en el plano de Pendiente y Secciones

Hidrulicas a que se refiere el Inciso E.3.5. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin

de Estudios Hidrulico- Hidrolgicos para Puentes.

FUNCIONAMIENTO HIDRULICO DEL CAUCE PRINCIPAL

Es el funcionamiento que presenta el cauce principal, debido a los almacenamientos de agua,

naturales o artificiales, u otras obras hidrulicas que puedan influir en su comportamiento y

que deben ser analizados definiendo la forma en que afectan al escurrimiento.

CARACTERSTICAS HIDROLGICAS

Las caractersticas hidrolgicas que se deben determinar son:

CARACTERSTICAS DE LA PRECIPITACIN

La precipitacin est caracterizada por la intensidad de las lluvias y su distribucin en el

tiempo, determinadas a partir de los datos obtenidos de las estaciones pluviogrficas y

pluviomtricas, que permiten estimar los escurrimientos que han de utilizarse en el diseo de

la obra, de acuerdo con las duraciones de las tormentas y los periodos de retorno que se

establezcan conforme a lo indicado en la Clusula D. de la Norma NPRYCAR106004,

Anlisis Hidrolgicos.

CARACTERSTICAS DEL ESCURRIMIENTO

El escurrimiento est caracterizado por los gastos mximos anuales medidos en las estaciones

hidromtricas, que permiten estimar los gastos que han de utilizarse en el diseo del puente,

de acuerdo con los periodos de retorno que se establezcan conforme a lo indicado en la

Clusula D. de la Norma NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos.


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ANLISIS HIDROLGICOS

Esta Norma contiene los criterios generales para ejecutar los anlisis hidrolgicos que se

indican en la Fraccin E.5. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios

Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes, para determinar, con base en la informacin

procesada segn se establece en la Norma NPRYCAR106003, Procesamiento de

Informacin, los gastos que han de utilizarse en el diseo del puente, de acuerdo con los

periodos de retorno que se establezcan conforme a lo indicado en la Clusula D. de esta

Norma, con el propsito de elaborar el diseo hidrulico de puentes que realice la Secretara

con recursos propios o mediante un Contratista de Servicios.

El Ingeniero o Contratista de Servicios debe analizar, como se indica en el Manual

MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, las caractersticas fisiogrficas e hidrolgicas

de la cuenca en estudio, determinadas como se seala en las Fracciones C.1. y C.2. de la

Norma NPRYCAR106003, Procesamiento de Informacin, para determinar los gastos

que han de utilizarse en el diseo hidrulico del puente para el que se realiza el estudio, de

acuerdo con los periodos de retorno que se establecen en la Clusula D. de esta Norma y

segn las caractersticas de la estructura por disear.

Los mtodos de anlisis que pueden utilizarse, dependiendo del tipo y confiabilidad de la

informacin disponible, son:

MTODOS EMPRICOS

Estos mtodos arrojan resultados poco confiables, pues proporcionan el gasto prcticamente

con base en las caractersticas fisiogrficas, por lo que slo deben emplearse cuando no se

disponga de informacin sobre las precipitaciones o los escurrimientos dentro de la cuenca

en estudio, o bien para tener una idea preliminar de los escurrimientos que podran ocurrir y

programar los trabajos de campo.

De los mtodos empricos existentes, no deben emplearse aquellos en los que no

intervengan aforos de las corrientes o intensidades de precipitacin, ya que stas tienen

amplias variaciones en el territorio nacional.

El mtodo emprico ms comnmente utilizado es el de Creager, descrito en el Manual

MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, que se aplica en cuencas mayores de treinta

(30) kilmetros cuadrados.

MTODOS SEMIEMPRICOS

Los mtodos semiempricos se aplican cuando se dispone de informacin que caracterice la

precipitacin, la que relacionada con las caractersticas fisiogrficas de la cuenca en estudio,

permite calcular la magnitud de los escurrimientos en el sitio donde se proyecte la nueva

estructura, para los periodos de retorno que se establezcan.


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Estos mtodos arrojan resultados ms confiables que los mtodos empricos, particularmente

si la respuesta de la cuenca a una precipitacin es rpida, deben emplearse siempre que se

disponga de informacin sobre las precipitaciones dentro de la cuenca en estudio.

Los mtodos semiempricos ms comnmente utilizados, que se describen en el Manual

MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, son:

MTODO RACIONAL.

Para cuencas hasta de veinticinco (25) kilmetros cuadrados, aunque tambin se puede

aplicar en cuencas hasta de cien (100) kilmetros cuadrados, considerando que el grado de

confiabilidad disminuye al incrementarse el rea.

MTODO DE HORTON.

Este mtodo, desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejrcito y Fuerza Area de los

Estados Unidos, aprovechando las amplias investigaciones desarrolladas por el investigador

R. E. Horton en materia de escurrimiento superficial, es aplicable a cuencas planas y de poca

pendiente, en las que el escurrimiento no ha formado cauces y fluye en forma laminar, como

puede ser el proveniente de una ladera o el de la superficie de rodamiento de una carretera,

con reas hasta de uno coma cinco (1,5) kilmetros cuadrados. En ocasiones se puede

utilizar para cuencas ms grandes, considerando que a mayores dimensiones los resultados

sern menos confiables.

MTODO DE CHOW.

Este mtodo, que fue deducido con base en los conceptos de hidrogramas unitarios e

hidrogramas unitarios sintticos, es probablemente el ms confiable de los mtodos

semiempricos, por lo que debe aplicarse siempre que sea posible, particularmente para

cuencas hasta de veinticinco (25) kilmetros cuadrados, aunque tambin se puede aplicar en

cuencas con reas hasta de doscientos cincuenta (250) kilmetros cuadrados, considerando

que a mayores dimensiones los resultados sern menos confiables. Para cuencas ms

grandes, cuyas corrientes no estn aforadas, es necesario comparar los resultados que se

obtengan con los que se determinen mediante mtodos estadsticos para otra cuenca aforada

dentro de la misma regin hidrolgica, como se indica en el Inciso E.3.12. del Manual

MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos.


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MTODOS ESTADSTICOS

Los mtodos estadsticos se aplican cuando se dispone de los gastos mximos anuales

medidos en las estaciones hidromtricas instaladas en la corriente en estudio o en corrientes

vecinas de caractersticas fisiogrficas semejantes y son los ms confiables para determinar la

magnitud de los escurrimientos en el sitio donde se proyecte la nueva estructura, de acuerdo

con los periodos de retorno que se establezcan, por lo que deben utilizarse siempre que sea

posible.

PERIODO DE RETORNO PARA EL GASTO DE

CONSTRUCCIN

El gasto de construccin (QCO), que es el mximo que ha de esperarse durante la etapa de

construccin del puente por proyectar y que determina los tirantes correspondientes al nivel

de aguas de construccin (NAC), permitiendo la definicin de los procedimientos

constructivos y de las obras de desvo o proteccin, entre otras, se calcula para un periodo de

retorno de cinco (5) aos.

PERIODO DE RETORNO PARA EL GASTO TERICO DE

DISEO

El gasto terico de diseo (QTDI), que hidrolgicamente es el mximo que ha de esperarse

durante la etapa de operacin del puente por proyectar, se calcular para el periodo de

retorno que se determine considerando el tipo, la vida til y el costo de la estructura, el costo

de sus posibles reparaciones y el riesgo que se puede aceptar de que la obra falle, as como

las consecuencias de su colapso.

PERIODO DE RETORNO PARA GASTOS COMPLEMENTARIOS

Con el propsito de valorar los efectos que se pudieran tener en la superestructura del

puente o su cimentacin, en el probable caso de que se presente durante su vida til una

avenida con un periodo de retorno mayor al considerado en su diseo hidrulico, es

necesario calcular los gastos mximos para periodos de retorno de quinientos (500) y mil

(1.000) aos (Q500 y Q1.000, respectivamente).


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ANLISIS HIDRULICOS

Los anlisis hidrulicos a que se refiere esta Norma, deben ser ejecutados por un ingeniero

especialista en hidrulica con amplios conocimientos de hidrologa y topografa.

Dichos anlisis consisten, principalmente, en aplicar el mtodo de seccin y pendiente,

conocido como Mtodo de Manning y la Ecuacin de Continuidad, a las secciones

hidrulicas que se indican en la Fraccin D.6. de la Norma NPRYCAR106002, Trabajos

de Campo, utilizando las pendientes hidrulicas medias, as como los coeficientes de

rugosidad a que se refieren los Incisos C.1.4. y C.1.5. de la Norma NPRYCAR106003,

Procesamiento de Informacin, con el propsito de calcular los gastos, tirantes y velocidades

en los diferentes tramos de cada seccin, y el gasto total del flujo, correspondientes al nivel

alcanzado por el agua en el cauce durante la creciente mxima de que se tenga noticia,

determinado como se seala en el Inciso C.2.7. de la Norma NPRYCAR106002,

Trabajos de Campo, as como los niveles, tirantes y velocidades correspondientes a los gastos

para los periodos de retorno considerados, obtenidos segn se indica en la Norma

NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos. Adems, estos anlisis comprenden la

determinacin del comportamiento hidrulico de los puentes cercanos a que se refiere el

Inciso E.3.6. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-

Hidrolgicos para Puentes y la seleccin del gasto de diseo, que se deba recomendar para

el diseo hidrulico del puente para el que se realice el estudio.

Ha de tomarse en cuenta que, si la pendiente hidrulica media es mayor de dos (2) por

ciento, el Mtodo de Manning no proporciona valores confiables, y la velocidad de la

corriente se ha de obtener por otros procedimientos, tales como utilizar mediciones con

molinetes o cuerpos flotantes, que puedan haberse realizado durante la creciente mxima en

el sitio en estudio o en alguna estacin de aforo cercana, o estimar la velocidad de acuerdo

con las caractersticas de los arrastres, para lo que se requiere de la amplia experiencia del

ingeniero especialista.

Los anlisis hidrulicos por realizar son:

DETERMINACIN DE LOS GASTOS, TIRANTES Y VELOCIDADES

CORRESPONDIENTES AL NIVEL ALCANZADO POR EL AGUA EN EL CAUCE

DURANTE LA CRECIENTE MXIMA DE QUE SE TENGA NOTICIA

Para cada seccin hidrulica se calculan los gastos, tirantes y velocidades en sus diferentes

tramos, as como el gasto total del flujo, correspondientes al nivel alcanzado por el agua en el

cauce durante la creciente mxima de que se tenga noticia, como se indica en la Clusula D.

del Manual MPRYCAR106005, Anlisis Hidrulicos.


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Los valores de los gastos totales calculados que se obtengan en cada una de las secciones

hidrulicas no deben promediarse, sino compararse para seleccionar como gasto mximo

observado en campo (QMOC) el calculado con la seccin hidrulica ms confiable, de

acuerdo con la informacin disponible y al juicio del ingeniero especialista. Si los gastos son

semejantes, puede seleccionarse el calculado para la seccin del cruce, junto con los gastos y

velocidades de cada tramo de esa seccin.

DETERMINACIN DE LOS NIVELES, TIRANTES Y VELOCIDADES

CORRESPONDIENTES A LOS GASTOS OBTENIDOS DEL ANLISIS

HIDROLGICO

Se calcularn los niveles, tirantes y velocidades en los diferentes tramos de cada seccin

hidrulica, correspondientes a los gastos de construccin (QCO), terico de diseo (QTDI)

y complementarios (Q500 y Q1.000), obtenidos segn se indica en la Norma

NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, para los periodos de retorno que se

establecen en la Clusula D. de la misma Norma, haciendo pasar dichos gastos por esas

secciones, como se seala en la Clusula E. del Manual MPRYCAR106005, Anlisis

Hidrulicos.

DETERMINACIN DEL COMPORTAMIENTO HIDRULICO DE PUENTES

CERCANOS

Cada uno de los puentes cercanos sobre la misma corriente en estudio, que en su caso haya

sido levantado como se seala en la Fraccin D.7. de la Norma NPRYCAR106002,

Trabajos de Campo, debe ser analizado definiendo sus diferencias y coincidencias respecto

al puente que se proyectar, estableciendo hasta qu punto su comportamiento hidrulico es

representativo del nuevo puente, en cuyo caso, se determinar si su comportamiento

hidrulico ha sido satisfactorio en condiciones similares a las de la estructura por proyectar.

Del anlisis del puente levantado se obtendrn los gastos del flujo bajo l, verificando

cuidadosamente su rea hidrulica. Si la estructura est esviajada, dicha rea se obtendr con

la proyeccin normal al sentido del escurrimiento.

SELECCIN DEL GASTO DE DISEO

Para seleccionar el gasto de diseo (QDI), que es el mximo que ha de esperarse durante la

etapa de operacin del puente por proyectar, que determina los tirantes correspondientes al

nivel de aguas de diseo (NADI) y que se ha de utilizar en el diseo hidrulico del puente, se

debe efectuar una comparacin entre el gasto terico de diseo (QTDI), calculado para el

periodo de retorno que corresponda segn la Fraccin D.2. de la Norma

NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos y el gasto mximo observado en campo

(QMOC), determinado segn se seala en la Fraccin C.1. de esta Norma, ajustado al

mismo periodo de retorno, como se indica en la Clusula G. del Manual

MPRYCAR106005, Anlisis Hidrulicos, eligiendo el que resulte mayor.


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Si el gasto seleccionado corresponde al gasto mximo observado en campo, ajustado a dicho

periodo de retorno, se calcularn los correspondientes niveles, tirantes y velocidades en los

diferentes tramos de cada seccin hidrulica considerada, como se seala en la Clusula E.

del Manual mencionado.

Adems, es conveniente valorar los impactos estructurales y econmicos que en el puente

por proyectar, tendran los gastos complementarios (Q500 y Q1.000), considerando sus

niveles y velocidades. Si los impactos no son significativos, puede elegirse alguno de estos

gastos como gasto de diseo (QDI), con lo que se aumentar considerablemente la seguridad

de la estructura.


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EJEMPLO DE PRODUCTOS A ENTREGAR DESPUS DEL LOS ESTUDIOS HIDRULICO-HIDROLGICOS PARA PUENTES

Planos de un estudio hidrolgico

Se define la cuenca del Arroyo estudiado (linea azul).

Ejemplo de hidrograma de clculo pluviomtrico


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Se define la cuenca del Arroyo estudiado (linea azul).

Se delimita la parcela/s objeto de estudio para analizar distancias a cauce de las edificaciones o infraestructuras a construir.


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Se deben introducir en el software una serie de perfiles del terreno.


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Se obtienen las lminas de inundacin para los periodos de retorno 100 aos, 500 aos etc. Se puede ver hasta donde llegara y la distancia al proyecto.


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La lnea roja marca la zona de polica, dentro de la cual se hace obligatorio el estudio hidrolgico, aunque depende de las lminas de avenida se podra construir.


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Se deber sacar unas secciones como estas para cada uno de los perfiles. En ellas se pueden observar las diferentes lminas de inundacin.


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Herramientas para el clculo de los anlisis Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes

ISOYETAS


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REGIONES HIDROLGICAS


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CURVAS ENVOLVENTES REGIONALES DE GASTOS MAXIMOS.


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VALORES DE CREAGER

RESULTADOS FINALES


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REFERENCIAS:

NORMAS DESIGNACIN

Ejecucin de Estudios, Proyectos y Consultoras. NLEG2

Trabajos de Campo.... NPRYCAR106002

Procesamiento de Informacin. NPRYCAR106003

Anlisis Hidrolgicos.. NPRYCAR106004

Anlisis Hidrulicos NPRYCAR106005

Presentacin del Estudio.. NPRYCAR106006

Estudios Hidráulico-Hidrológicos Para Puentes

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