ESTUDIO:

MEJORAMIENTO DEL SERVICIO DE ACCESO SOBRE EL RIO SILACO EN LA TROCHA CARROZABLE LA RAMADA - CHIMBAN

ESTUDIO HIDROLOGIO E HIDRAULICO DEL PUENTE SILACO

Febrero 2014.

RESUMEN DEL PROYECTO.

El presente Estudio Hidrolgico, corresponde al Proyecto de Servicio de acceso sobre la calle Belande Terry mediante el PUENTE SHERIZADE con la zona marginal de Huacariz ubicada en el distrito Cajamarca, provincia de Cajamarca, Departamento y Regin Cajamarca, para lo cual; luego de un amplio anlisis de la zona donde se ubica el puente SHERIZADE, se han considerado variables hidrometereolgicas para establecer las principales caractersticas hidrulicas del Ro CHILCOS el mismo que atraviesa el cuenca de Sur a Norte, tiene un cauce definido y es un afluente del Rio.. , con el nico propsito de cuantificar los parmetros de diseo requeridos para el diseo de las obras de proteccin de los estribos y pilar del puente y encauzamiento del ro aguas arriba y aguas abajo.

El flujo del cauce del Ro .., con las crecidas por efecto de las precipitaciones pluviales, produce material de arrastre, con tendencia hacia las zonas laterales del cauce del ro, originando problemas de erosin y socavacin con el consiguiente riesgo de sufrir daos materiales y humanos cuando se presentan mximas avenidas entre los meses de Diciembre a Marzo.

INDICERESUMEN DEL PROYECTO.2INDICE3I.INTRODUCCIN.6I.1.ANTECEDENTES.6I.2.RECOPILACION DE LA INFORMACION6I.3.RECONOCIMIENTO DE CAMPO7I.4.FASE DE GABINETE.7I.5.RESULTADOS ESPERADOS.7II.INFORMACIN BSICA.8II.1.UBICACIN.8II.2.ACCESIBLIDAD.11II.3.ZONAS DE VIDA.12II.3.1.Estepa Espinosa- Montano Bajo tropical (ee-MBT).-12II.3.2.Bosque Seco-Premontano Tropical (bs- PT).-12II.3.3.Bosque muy Hmedo-Montano Tropical (bmh MBT).-12II.3.4.Pramo Muy Hmedo-Sub Alpino Tropical (pmh SAT ).-13II.4.RECOPILACIN DE LA INFORMACIN.13II.4.1.Informacin meteorolgica (estaciones).13a.Estacin meteorolgica de Chota - 000303.14b.Estacin meteorolgica de Bambamarca - 000362.15c.Estacin meteorolgica de El Palto 003332.16II.4.2.Hidrometra16II.4.3.Informacin topogrfica.18III.PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIN.20III.1.CLCULO DE PARMETROS METEREOLGICOS.20II.1.1.Precipitacin20a.Anlisis de Consistencia de la Precipitacin.24b.Anlisis de doble masa.25c.Anlisis estadstico de la Precipitacin.26III.2.CARACTERSTICAS DE LA CUENCA.26III.2.1.Parmetros fisiogrficos26a.rea de la cuenca28b.Permetro de la cuenca28c.Clculo de los parmetros de forma:29d.Ancho Medio (B)30e.Clculo de los parmetros relativos al sistema de Drenaje:30f.Clculo de los parmetros de variaciones altitudinales de la cuenca:31g.Pendiente del cauce principal35h.Pendiente de la cuenca36i.Factor de forma (Ff)36III.2.2.Caractersticas hdricas del cauce.37a.Morfologa Fluvial:37b.Eventos de Geodinmica Externa de Origen Hdrico:38c.Caudal Aforado en ros principales39d.Caudal Aforado en poca de estiaje.40IV.GENERACION DE CAUDALES.41IV.1.TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN DE PRECIPITACIN41IV.1.1.Estudio de precipitaciones41a.Precipitacin mxima en 24 horas.41b.Anlisis de Frecuencias42IV.2.HIDRULICA FLUVIAL.44IV.2.1.Vida til de las estructuras44IV.2.2.Caractersticas hidrulicas de la zona en estudio45a.Gradiente Hidrulica45b.Coeficiente de rugosidad:45IV.2.3.Seccin Transversal47IV.3.DETERMINACIN DE CAUDALES47IV.3.1.Caudales mensuales generados para la zona de estudio47IV.3.2.Caudal del tirante mximo en funcin al caudal de mxima avenida:49a.Mtodo de seccin y pendiente49b.Mtodo de la velocidad y el rea.51c.Mtodo de la frmula racional.53d.Mtodo Emprico Dr. Wotfgang53e.Mtodo Emprico de Mac Math54IV.3.3.Correccin de caudales por periodo de retorno55a.Formula de Fuller56IV.3.4.Valores considerados para el diseo del puente Silaco.57IV.3.5.Clculo de caudales utilizando el programa HEC-RAS57a.Informacin Geomtrica58b.Caractersticas del Puente59c.Condiciones de borde59d.Perdidas locales59e.Condiciones de borde60f.Resultados de simulacin60IV.3.6.Caractersticas Hidrulicas del Flujo62V.ESTUDIO HIDRAULICO.63V.1.CARACTERISTICAS DEL RIO EN LA ZONA63V.2.TIPO DE RIO64V.2.1.Material granulomtrico caracterstico.66V.2.2.Direccin de estribos de puente.66V.2.3.Mximo niveles de agua y direccin del flujo.66VI.DETERMINACIN DE PROFUNDIDAD DE SOCAVACIN.68VI.1.CAUCE DE EQUILIBRIO DEL RO68VI.2.DETERMINACIN DE LA SOCAVACIN GENERAL68VI.2.1.Frmula de Lacey:68VI.2.2.Frmula de Blench:69VI.2.3.Frmula de Lischtvan-Levediev:69a.Velocidad erosiva:69b.Suelos granulares:69c.Resultados obtenidos:70VI.2.4.Resultados obtenidos con el programa HEC-RAS:70a.Anlisis de fondo de viga del puente70b.Anlisis de socavacin general y local en estribos71c.Resultado de los clculos de Socavacin.74VI.3.ALTURA DEL PUENTE Y PROFUNDIDADES DE CIMENTACIN.77VI.3.1.Altura del puente77VI.3.2.Profundidades de cimentacin77VI.4.PROTECCIN DE ESTRIBOS77VI.4.1.Frmula de Maynord78VI.4.2.Proteccin de los Estribos78VI.4.3.Diques gua79VII.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.83VII.1.CONCLUSIONES.83VII.2.RECOMENDACIONES84

I. INTRODUCCIN.I.1. ANTECEDENTES.El propsito del estudio es la estimacin del caudal mximo probable en la cuenca en donde se proyecta el puente: SHERIZADE el cual se ubica en la calle Belaunde Terry, que se encuentra ubicado en el departamento de Cajamarca, con el propsito de precisar la magnitud de la obra a disear.

Con el fin de reunir los criterios adecuados para conocer las caractersticas hidrolgicas de la quebrada considerada, se realiz el estudio en las siguientes etapas:

Recopilacin de Informacin: comprende la recoleccin, evaluacin y anlisis de la documentacin existente como cartografa y pluviomtrica en el rea de estudio.Comment by win: Comment by Juan Tacilla: Comment by Juan Tacilla: Trabajos de campo: consiste en un recorrido por la cuenca formada por la quebrada para su evaluacin y observacin de las caractersticas, relieve y aspectos hidrolgicos del mismo. Fase de gabinete: consiste en el procesamiento, anlisis y determinacin de los parmetros de diseo.

I.2. RECOPILACION DE LA INFORMACIONLa informacin que se ha utilizado se refiere a los siguientes aspectos:

CartografaLa cuenca en estudio se ubica en las cartas nacionales del Instituto Geogrfico Nacional (IGN) a escala 1:100,000. Levantamiento por la oficina general de catastro rural a escala 1:25,000.

PluviometraLa escorrenta existente y producida en el rea de estudio, provienen exclusivamente de las precipitaciones pluviales cadas en la zona. Las estaciones pluviomtricas localizadas en la zona de estudio se muestran a continuacin:

Cuadro N 01Estaciones Pluviomtricas

Estacin PluviomtricaUbicacinProvinciaAltitudmsnmPeriodo de registro

Latitud SurLongitud Oeste

Weberbawer0632'51 7838'56.4 Cajamarca25361994-2013

Fuente SENAMHIHidrometraLa quebrada en estudio no cuenta con estacin de medicin de caudales.I.3. RECONOCIMIENTO DE CAMPOEl reconocimiento de campo permite tener una apreciacin de las caractersticas del relieve, aspectos generales de la cuenca y la forma como se presenta el drenaje. El resultado del trabajo de campo permitir revisar y profundizar la evaluacin y fijar criterios que fueron establecidos en el estudio de factibilidad. En el tramo en evaluacin cobra gran importancia los fenmenos de geodinmica externa que se presentan.

Se realiz una visita de campo a la zona de estudio y como resultado, se pudo obtener informacin del curso hdrico principal y de los sistemas de recoleccin de aguas de escorrenta superficial.

I.4. FASE DE GABINETE.Ha consistido en el procesamiento, anlisis, determinacin de los parmetros hidrolgicos para el diseo y dimensionamiento de la obra a proyectar. Los trabajos de gabinete, han consistido en trabajos de planificacin, el procesamiento de la informacin obtenida y la elaboracin de los informes.

Utilizando la informacin de precipitacin, se ha generado la descarga por un mtodo emprico. La frmula emprica empleada para generar la descarga es la de los mtodos indicados en los apartados correspondientes.

I.5. RESULTADOS ESPERADOS.Los resultados del presente estudio tiene como finalidad el poder determinar el volumen que puede conducir el ro y sus afluentes ante la presencia de un fenmeno fuerte de precipitacin, y debido a las caractersticas fisiogrficas y de relieve de las diferentes micro cuencas el caudal que transportan se incremente enormemente, comprometiendo la seguridad de las viviendas y de los terrenos de cultivo en la parte baja del valle, siendo necesario determinar la ubicacin de obras que disminuyan la posibilidad de desastres naturales a lo largo del recorrido del ro.

Los resultados que se espera obtener son los siguientes: Caractersticas fsicas, tales como: rea, permetro, pendiente media de la cuenca, altura media de la cuenca, altura mxima, altura mnima. Caractersticas de drenaje, tales como: longitud de cauce, pendiente del cauce, densidad de drenaje, distancia al centro de gravedad, longitud media de drenaje, coeficiente de escorrenta de la hoya, tiempo de concentracin. Generacin de caudales de las cuencas identificadas del proyecto, para determinar el caudal de diseo para 100 aos y 500 aos. Propuesta de obras complementarias de encauzamiento y proteccin de las estructuras del puente (estribos).Comment by win: ENCAUZAMIENTO.II. INFORMACIN BSICA.II.1. UBICACIN.Polticamente se est enmarcado dentro de la Regin Cajamarca, en el Departamento de Cajamarca, Provincia de Chota, comprendiendo los distritos de La Ramada y Chimban respectivamente. Comment by win: LA RAMADA Y

Ubicacin de la Provincia de Chota

Ubicacin Cuenca del Alto Maran

En el presente grfico se presenta la distribucin hdrica del distrito de Chimban, donde se aprecian los ros principales de este distrito.

II.2. ACCESIBLIDAD.

La finalidad del presente proyecto tiene por objetivo el mejorar la accesibilidad e integracin de las comunidades y centros poblados ubicados entre La Ramada y Chimban, con la construccin del puente permitir la integracin de la zona de huacariz, el cual no tiene un acceso vehicular de comunicacin.

Red vial del departamento de Cajamarca[footnoteRef:1] [1: ]

Luego un tramo afirmado de 8.10 Km hasta el puente de Silaco. Este viaje se realiza en un tiempo estimado de 13:00hr.

Geogrficamente el Puente en Mencin se ubica en:Longitud: Latitud:

II.3. RECOPILACIN DE LA INFORMACIN.

II.3.1. Informacin meteorolgica (estaciones).La informacin utilizada en el presente estudio ha sido obtenida de dos instituciones: el Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI-CAJAMARCA) y en el estudio de Zonificacin Econmica y Ecolgica de la regin de Cajamarca ao 2013; constituyendo el punto de partida de nuestro estudio, adems de exhibir un valor estadstico de primer orden con una antigedad de 27 aos, que permite proyectar los futuros eventos con mayor seguridad.Comment by win: Indicar la fuente secundaria.

a. Estacin meteorolgica de WeberbaguerEsta estacin meteorolgica, instalada en 1988, se encuentra ubicada en el distrito de Cajamarca, Provincia de Cajamarca, departamento de Cajamarca, actualmente no funciona la estacin meteorolgica. Su ubicacin geogrfica es la siguiente:LATITUD 0632' 51.00 SLONGITUD78 38' 56.04 WALTITUD 2,426 m.s.n.m.

Cuadro N 03

Fuente SENAMHI[footnoteRef:2] [2: ]

La informacin meteorolgica que presenta dicha estacin es la siguiente: Registros pluviomtricos de precipitacin. Registros de temperatura: media mensual, mxima, media y mnima (C). Registros de vientos: direccin y velocidad de los vientos (m/seg).

II.3.2. HidrometraDe acuerdo a la evaluacin de campo y a la revisin de la informacin topogrfica y satelital, el ro tiene como reas de escurrimiento la cuenca alta de este ro cuya altitud de msnm., que colectan las aguas de toda esta cuenca y de sus afluentes, siendo estos los siguientes: El ro . tiene como afluentes el ro , que nace en las alturas de la zona de ..,

Imagen satelital ubicacin zona de estudio.

Cuenca del ro Silaco hasta el punto de inters.[footnoteRef:3] [3: ]

La geodinmica de la zona indica que la cuenca del ro Silaco es ms estable, debido a que la parte alta de esta cuenca est conformada mayoritariamente por afloramientos rocosos y no presenta problemas de desestabilizacin de taludes; todo lo contrario ocurre con la cuenca del ro Socota, en la cual se aprecia algunos deslizamientos, los cuales constituyen un riesgo para la altura libre a proponer.

II.3.3. Informacin topogrfica.La informacin catastral se obtuvo a partir de los planos proporcionados por el Ministerio de Agricultura y por el Instituto Geogrfico. Estas instituciones proporcionan planos topogrficos a escala 1:25,000 y 1:100,000

sherizade

Ministerio de Transportes y Comunicaciones, MTC Regin Cajamarca Ministerio de Agricultura Imgenes Satelitales del ao 2010.

III. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIN.III.1. CLCULO DE PARMETROS METEREOLGICOS.El clculo de los diferentes parmetros climatolgicos se realiz siguiendo la metodologa empleada en la literatura profesional, con el objeto de determinar los parmetros que sern necesarios para la determinacin de las caractersticas hidrolgicas de la zona de estudio.

II.1.1. PrecipitacinEn la sierra sur del Per y en especial en la cuenca alta del ro . (donde se encuentra la zona de estudio), las lluvias muestran correlaciones estrechas con la elevacin, pero utilizaremos la informacin histrica existente en la zona, como es de las estaciones meteorolgicas de Chota y Bambamarca.

Cuadro N 05R E G I S T R O H I D R O M E T E O R O L O G I C OPrecipitacin Mensual Acumulada (mm)CODIGO: 00362ESTACION: BAMBAMARCA

Fuente: Elaboracin propia

Histogramas de precipitacin mensual

Cuadro N 08PRECIPITACION MAXIMA MENSUAL DE 24 HORAS BAMBAMARCA

Fuente: Elaboracin propia[footnoteRef:4]Comment by win: Indicar qu perodos corresponden a la fuente de SENAMHI y qu perodo al presentado en el Perfil del estudio. [4: ]

Histogramas de temperatura mensual

Para el presente estudio se ha complementado la informacin utilizada en el perfil del proyecto, con registro del ao 1980 hasta 1993.

a. Anlisis de Consistencia de la Precipitacin.Comment by win: Anlisis Visual: Graficar la data histrica de las 3 estaciones y comparar su comportamiento en el tiempo.Este primer anlisis se realiz en base a los datos de precipitacin registrados en las estaciones anteriormente indicadas. Se confeccionaron histogramas de precipitacin total mensual para un periodo comn de anlisis (1980-2008) de la estacin de Bambamarca y Chota, con el fin de comparar el comportamiento del parmetro hidrometeorolgico de Precipitacin acumulada mensual. De este anlisis grfico no se han detectado saltos o tendencias que modifiquen los valores medios.

Serie histrica estacin Bambamarca

Del anlisis visual grfico se puede apreciar que en las tres estaciones meteorolgicas no se aprecian ninguna variacin fuerte, por lo que puede apreciar que tienen un proporcionalidad en su magnitud, por lo tanto se pueden utilizar estas tres estaciones meteorolgicas.

b. Anlisis de doble masa.Se realiz un anlisis de doble masa, con la finalidad de determinar los posibles errores en el registro de la Precipitacin, habiendo fijado como estacin meteorolgica base la estacin de Bambamarca, observando que se presenta una tendencia en los primeros cinco aos de registro de la estacin de Chota.

Anlisis de doble masa c. Anlisis estadstico de la Precipitacin.Posteriormente, identificado el tramo que presenta problemas se ha procedido a realizar la evaluacin de saltos y tendencias para completar, extender y corregir las tendencias en la media y desviacin estndar de la informacin meteorolgica.Se ha completado y corregido la informacin de la estacin Chota, no presentando problemas la estacin meteorolgica de Bambamarca. Esta informacin corregida ser utilizada en la proyeccin de precipitaciones en la zona del puente sobre el ro Silaco.

Anlisis de consistencia en la desviacin estndar de

III.2. CARACTERSTICAS DE LA CUENCA.

III.2.1. Parmetros fisiogrficosDentro del anlisis hidrolgico se han propuesto muchas formas numricas de describir estos parmetros dentro de una cuenca, las cuales varan en funcin de la morfologa (forma, relieve, red de drenaje, etc.), los tipos de suelos, la capa vegetal, la geologa, las prcticas agrcolas, etc.

Estos elementos fsicos proporcionan la ms conveniente posibilidad de conocer la variacin en el espacio de los elementos del rgimen hidrolgico.

La pendiente y relieve de nuestro valle es muy fuerte y abrupto desde la cabecera de los cerros hasta el piso del valle, en la siguiente imagen se presenta el relieve de la zona de estudio.

PUENTE sherizade

Vista de Elevacin de la zona de estudio.

Vista de Elevacin de la cuenca en estudio.

La cuenca del ro . pertenece a la parte alta del ro Alto Maraon zona IV, perteneciente al sistema amaznico, es uno de los principales ros de la regin, su caracterstica ecolgica predominante son los pastizales en las partes altas y los valles interandinos, donde tambin se cuenta con presencia de instalacin de cultivos en sus valles y laderas.

El proyecto del puente sobre el ro .., se encuentra ubicado en el Distrito de Chimba sirviendo este como acceso de comunicacin ntrelos sectores de .

El rgimen hdrico de este ro sigue la tendencia de la presencia de las lluvias, habiendo una poca de crecidas entre los meses de noviembre a marzo y de vaciante de abril a octubre, las mximas crecidas se dan con mayor probabilidad en los meses de enero a marzo y de alta intensidad, por la naturaleza geomorfolgica de la cuenca de forma alargada atena la presencia de crecidas no muy rpidas y violentas. El rgimen del ro en general es medianamente torrentoso, con la presencia predominante en el fondo de arenas, gravas y piedras de regular tamao, las riberas son escarpadas formando terraceras de fuerte pendiente.

En la siguiente vista fotogrfica se puede apreciar que en temporada de lluvias y en presencia de precipitaciones mximas el rio .. siempre erosiona sus bordes y esto trae como consecuencia la presencia de deslizamientos que origina el represamiento de las aguas por acumulacin de lodos, piedras y rboles.

Caractersticas de la zona de estudio.

a. rea de la cuencaSobre una copia del plano topogrfico y usando un planmetro, se determinan las reas comprendidas entre las curvas de nivel y la demarcatoria de la cuenca. La suma de todas estas reas ser igual al rea de la cuenca en proyeccin horizontal. Estas reas tabuladas adecuadamente nos permitirn la fcil determinacin de otros parmetros.

A =2,306.14 Km

b. Permetro de la cuencaEsta caracterstica tiene influencia en el tiempo de concentracin deuna cuenca, es el mismo que ser menor cuando esta se asemeje a una forma circular. Se expresa en Km

P = 292.307 Km.

c. Clculo de los parmetros de forma:c.1. Coeficiente de compacidad.- A partir de la relacin:

Se obtiene:

Cuadro N 09ndice de compacidad de la cuencaNombre del PuentePermetro De La Cuenca P(Km)rea De La Cuenca A(Km2)ndice De Compacidad KcForma De La cuenca

Silaco292.3072,306.141.704Forma Alargada

c.2. Factor de Forma.- Teniendo en consideracin que:

Se tiene que:

Cuadro N 10ndice de compacidad de la cuencaNombre del PuenteLongitudde La Cuenca P(Km)rea De La Cuenca A(Km2)Factor de formaFfForma De La cuenca

Silaco292.3072,306.140.219Forma Alargada

Pese a que los parmetros de forma de la sub cuenca alta del ro Silaco, puede afirmarse que los valores obtenidos, nos indican que sta tendr mayores probabilidades de crecidas en las partes bajas, en razn de la mejor distribucin de sus reas tanto en el largo como en el ancho. Sin embargo, la cuenca es de forma alargada e irregular, por las razones que muestra el ro Silaco se encuentra ms estable, con poca probabilidad de ocurrir eventos extremos que compliquen la ubicacin del proyecto.

d. Ancho Medio (B)Es el resultado de dividir el rea de la cuenca, entre su longitud axial (Medido desde su salida o desembocadura hasta el lmite de la cuenca, siguiendo la direccin de cauce ms largo). Su relacin es:

, donde:Donde:B:Ancho medio de la cuenca, en Km.A: rea de la cuenca, en Km2.L: Longitud axial de la cuenca, en Km.=78.485

Ancho Medio = 29.383 Km

e. Clculo de los parmetros relativos al sistema de Drenaje:e.1. Grado de Ramificacin: Del plano N01 y mediante el uso de la computadora se han obtenido los siguientes valores:

Cuadro No 11Nmero de orden de los rosOrdenRIOS DEL SILACO

No de RosLongitud(m)

1er2do3er4to5to40911463151157,244.8932,402.458,455.212,488.0365.51

TOTAL602Li = 201,656.09

Esquema de N orden de una cuenca.e.2. Densidad de drenaje: Sabiendo que:

Se tiene que:

e.3. Extensin media de escurrimiento superficial:De la relacin:

e.4. Frecuencia de Ros: De la relacin:

e.5. Conclusiones de Drenaje.Los valores obtenidos en el clculo de los parmetros relativos al sistema de drenaje indicarn: Que el grado de ramificacin alcanzado por la cuenca del ro Silaco es de quinto orden. La densidad de drenaje de la Cuenca es relativo a su longitud y al rea, los valores obtenidos indican que los tiempos de concentracin son largos por los resultados del coeficiente de compacidad que es de 1.704para la cuenca del rio Silaco.

f. Clculo de los parmetros de variaciones altitudinales de la cuenca:

f.1. Altitud media de la cuenca: f.1.1. Polgono de frecuencia de altitudes: Del plano N 1 se obtienen los siguientes valores:

Cuadro No 12CUENCA ALTA DEL RIO SILACO

f.1.2. Altitud media de la Cuenca (A): Este parmetro se obtiene mediante la siguiente relacin:

Siendo:hi = Altitud media de cada rea parcial comprendida entre las curvas de nivel. Es tomada con respecto a la desembocadura.Si=rea parcial entre curvas de nivel.A=rea total de la cuenca.

f.1.3. Polgono de frecuencia de Altitudes: Es un diagrama de relacin entre las superficies parciales de una cuenca expresadas en porcentaje y las alturas relativas a dichas reas comprendidas entre las curvas a nivel.

Polgonos de frecuencia de altitudes Cuenca del rio Silaco.f.1.4. Curva Hipsomtrica: Representa las superficies dominadas por encima o por debajo de cada altitud considerada y por lo tanto caracteriza en cierto modo el relieve.

Curva hipsomtrica de la Cuenca del rio Silaco.f.2. Conclusiones de Drenaje. El valor de la altitud media de la cuenca Alta del ro Silaco resulta encontrarse a una cota de 2250 msnm, debido a que la distribucin de sus reas parciales con mayores y el valor corresponde igualmente a las menores altitudes tomadas con respecto al nivel del mar. Esto puede ser apreciado grficamente a travs de los Polgono de frecuencia de altitudes, como en las correspondientes curvas hipsomtricas.

CUENCA MARAONPuente Silaco

Delimitacin de cuencas hidrogrficas Maran.[footnoteRef:5] [5: Sistema de informacin Geogrfica del Minsiterio del Ambiente Mapa de cuencas hidrogrficas]

Cuenca del ro Silaco hasta el punto de inters.

g. Pendiente del cauce principalLa naturaleza de las cuencas andinas; presenta una configuracin tal, que en los primeros kilmetros de su desarrollo la pendiente es bastante pronunciada. A medida que el canal se extiende a travs de la cuenca; el valor de la pendiente del cauce principal va disminuyendo, y llega muchas veces a ser mnima o nula en algunos sectores, creando de esta manera remansos y embalses naturales.

Donde:H:Diferencia de cotas del cauce principal, en metros. L:Longitud del cauce principal, en metros.

Cota mayor = 4,150.00000 m.s.n.m.Cota menor = 806.00000 m.s.n.m.L = 96.84514 Km

Pendiente media del ro: 0.02896

Se observa que la pendiente del cauce principal del Rio Silaco es pronunciada, por lo que la velocidad de escurrimiento superficial en avenidas es ms rpida, lo que genera una gran capacidad en el transporte de flujo de escombros, de erosin y socavacin.

h. Pendiente de la cuencaLa pendiente de una cuenca es un parmetro importante en todo estudio relacionado con cuencas pues influye en buena parte en el control de la velocidad con que se da la escorrenta superficial y afecta por tanto, el tiempo que lleva el agua de la lluvia para concentrarse en los lechos fluviales que constituyen la red de drenaje de las cuencas.

Donde:H:Diferencia de cotas del cauce principal, en metros.LR:Longitud del lado mayor del rectngulo, en metros.

Pendiente media del cauce: 0.00864

i. Factor de forma (Ff)Es un factor que relaciona el ancho medio de la cuenca (B), con su longitud axial (L), se expresa mediante la siguiente relacin:

Cuadro N 13Factor de forma de la cuencaNombre del Puenterea De La Cuenca A(Km2)Longitud Axial de la Cuenca L (Km)Ancho Medio B (Km)Factor de Forma Fr

Ccochapampa2,306.1478.41529.3830.1005

III.2.2. Caractersticas hdricas del cauce.El rio Silaco presenta un Cauce en Rgimen Torrencial, presenta un flujo con velocidad alta, el nmero de Froude es mayor que 1 en pocas de lluvia y la lnea del agua se ve afectada por la formacin de resaltos que son ocasionados por las irregularidades del fondo y de las secciones transversales.

De acuerdo al reconocimiento de campo realizado podemos concluir que el Rio Silaco presenta una cobertura vegetal abundante lo que implica un Manning alto para el clculo hidrulico; los suelos de las riveras y el lecho de la quebrada son de naturaleza no cohesiva, gravas y arenas limosas; la quebrada tiene gran capacidad erosiva, de socavacin y arrastre de material, generando fenmenos de geodinmica externa que se activan en los periodos de lluvia, con consecuencias severas.

a. Morfologa Fluvial:El rio Silaco tiene un rgimen temporal o efmero, que se activa en los periodos de lluvias entre los meses de Diciembre a Abril, y su morfologa es del tipo Abanico Aluvial y en el rea de ubicacin del puente constituye un punto obligado de trnsito, que requiere la construccin de este puente para facilitar la comunicacin de las comunidades asentadas en ambas mrgenes del ro.

Foto Margen Izquierda

Especficamente en el rea de ubicacin del puente, la morfologa fluvial tiene las siguientes caractersticas: Posee llanura inundable, la quebrada tiene un curso semi-encaonado entre estratos gravosos y limo arenosos. Longitudinalmente el cauce de la quebrada es sinuoso, con tramos curvos y pendientes laterales mayores al 15%. Las secciones del cauce son del tipo V, por la pendiente, la geologa de la zona y las caractersticas del flujo en las pocas de avenidas. El material depositado en el fondo del cauce es conformado por grava limo arenosas.

Foto Margen Derecha

b. Eventos de Geodinmica Externa de Origen Hdrico:Los eventos de geodinmica externa de origen hdrico en el rea del puente y sus accesos son los siguientes: Inestabilidad de taludes o derrumbes, la escorrenta superficial que penetra en los suelos gravo limosos de los taludes superiores e inferiores del rio originan un mayor peso, provocando la falla e inestabilidad que derivan a derrumbes. Erosin, la escorrenta del Rio Silaco genera erosin longitudinal y erosin de riveras, la que genera inestabilidad a lo largo de su cauce.

Derrumbes en la quebrada ro Silacoc. Caudal Aforado en ros principalesDe acuerdo a la informacin obtenida de estudios previos realizados en el rea de influencia del proyecto, se puede encontrar informacin de los aforos realizados en las cuencas principales, informacin que se presenta en el cuadro siguiente.

Medicin de altura de fondo utilizando la oroya de la zona.

El aforo realizado en el ro Silaco se ha obtenido un caudal de 473.30 m/seg con una velocidad superficial de 7.585 m/s en la zona con mayor profundidad. Estos aforos se muestran en el siguiente cuadro:

Cuadro N 14Aforos en el ro SilacoDISTANCIAALTITUDAREAVELOCIDADCaudal

MEDIDAIJSECCIONv = d/tQ = V*A

mmmmmm/sm/s

52.582.580.0000.0000.00

103.403.400.001.5190.0000.00

153.095.522.4311.0065.17756.98

203.126.153.0314.9626.932103.72

253.126.453.3316.5597.585125.59

303.126.573.4516.8317.107119.62

353.126.022.9013.0315.17167.39

402.152.150.001.8130.0000.00

450.000.000.000.0000.0000.00

473.30

Fuente Elaboracin propia[footnoteRef:6] [6: Valores de velocidad corregidos por efectos de vientos, y profundidad.]

El mximo tirante encontrado en el seccionamiento del ro es de 3.45 m., el cual se ubica a 20 m. del eje derecho.

Cuadro N 15Profundidades de las secciones en el ro SilacoCalculo de Profundidad

XY

50.00

100.00

152.43

203.03

253.33

303.45

352.90

400.00

450.00

d. Caudal Aforado en poca de estiaje.De al revisin realizada al expediente de perfil de este proyecto se han encontrado aforos realizados en la temporada de estiaje, alcanzando el ro una profundidad de aproximadamente 1.30 m., como se aprecia en la siguiente foto.

Altura del cauce en zona de inters en poca de estiage.

IV. GENERACION DE CAUDALES.IV.1. TRATAMIENTO DE LA INFORMACIN DE PRECIPITACIN

IV.1.1. Estudio de precipitacionesLa estimacin de las precipitaciones se utiliza para determinar el caudal mximo de diseo que se presentar en el punto de anlisis con sus caractersticas de socavacin y el nivel de aguas mximas.

a. Precipitacin mxima en 24 horas.Para la ejecucin del estudio hidrolgico se recurri a la informacin de precipitaciones, puesto que no existe estacin de aforos y se analiz la informacin correspondiente a las precipitaciones mximas en 24 horas de la estacin Bambamarca con un periodo de 20 aos de registro (1994-2013) por ser la ms adecuada debido a su cercana al punto de evaluacin.

Cuadro N 16Mxima precipitacin en 24 hr. Estacin Chota

Fuente Elaboracin propia[footnoteRef:7] [7: Precipitacin mxima en 24 Hr. corregida por el factor de 1.13 de acuerdo a OMM -1994]

Cuadro N 17Mxima precipitacin en 24 hr. Estacin Bambamarca

Fuente Elaboracin propia[footnoteRef:8] [8: Precipitacin mxima en 24 Hr. corregida por el factor de 1.13 de acuerdo a OMM -1994]

b. Anlisis de FrecuenciasCon la finalidad de ajustar la serie anual de precipitacin mxima diaria de la estacin Bambamarca, se analiz la serie para las diferentes funciones de probabilidades, determinndose mediante las pruebas de bondad de ajuste de Smirnov Kolmogorov y Chi cuadrado que los datos presentan un mejor ajuste a la funcin de probabilidad Log Pearson III.

Cuadro N 18Ajuste de probabilidad por Log Pearson tipo IIIEstacin Bambamarca

Fuente: Elaboracin propia

Grafica de ajuste por log Pearson Tipo III

Cuadro N 19Ajuste de probabilidad por Log Pearson tipo IIIEstacin Chota

Fuente: Elaboracin propia

Grafica de ajuste por log Pearson Tipo III

Debido a la mayor consistencia y longitud de registro de la estacin de Bambamarca, se tomarn los valores de esta estacin para la evaluacin hdrica de la zona de estudio del puente, siendo los valores adoptados para diferentes periodos de retorno (Tr) los que se muestran en el siguiente cuadro:

Cuadro N 20Precipitacin mxima en 24 hrTrPp

(aos)(mm)

249.44

562.15

1070.39

2078.22

2580.70

5088.32

10095.92

500113.84

IV.2. HIDRULICA FLUVIAL.El diseo de puentes sobre un ro demanda que no solamente se deban hacer estudios detallados referidos a su ubicacin con respecto al trazo de la carretera, al trfico y a los requisitos estructurales, y de cimentacin, sino tambin se deben tomar en cuenta las caractersticas del ro que fluye por de debajo de la estructura, de modo de establecer los parmetros hidrulicos para el dimensionamiento del puente.

IV.2.1. Vida til de las estructurasConociendo los caudales de diseo para los tiempos de retorno (Cuadro 21, 22 y 23), deben determinarse las caractersticas hidrulicas del flujo a su paso a travs de la seccin de cruce y de algunas secciones aguas arriba y aguas abajo de este cruce. Para ello se har uso del programa de cmputo Hec Ras version 3.1.3 riveranalisissystem de la U.S. army Corps of Engeneers y el uso de frmulas planteadas por investigadores tales como Artamonov, Liu Chang, Froelich, Laursen, Lischtvan-Lebediev, Blench, Lacey, etc.

Para la determinacin de la socavacin en el lecho del ro, el cual permite determinar el perfil de flujo en un tramo dado ante el paso de cierto caudal, proporcionando adems datos de velocidad, rgimen de flujo, rea, ancho superficial, dems caractersticas hidrulicas de inters.

Cuadro N 21Vida til estimada de las estructuras de drenajeDESCRIPCIONVIDA UTIL

Estructuras mayores (Luz > 10m)100 aos

Clculo de Socavacin500 aos

Estructuras medias (Luz 10m)50 aos

IV.2.2. Caractersticas hidrulicas de la zona en estudioCon el objeto de calcular las caractersticas hidrulicas del rea de estudio se realizaron las siguientes actividades: Visita de campo a la zona del estudio y estudios Topogrficos con fines de establecer las caractersticas geomtricas e hidrulicas del cauce, pendientes longitudinales de fondo y de superficie de agua, y propiedades del material de cauce.

Se establecieron las siguientes propiedades:

a. Gradiente HidrulicaLa pendiente promedio de la superficie de agua en la zona de estudio se ha estimado en el cuadro siguiente:Cuadro N 22Gradiente hidrulico del sector en estudioNombre deQuebradaTipo de EstructuraProgresiva Km.Luzm.Gradiente Hidrulica Sw

SiliacoPuente40+12550.000.01775

b. Coeficiente de rugosidad:Para el clculo del coeficiente de rugosidad se han realizado calicatas en el cauce de los cruces de agua, de los cuales se han obtenido las curvas granulomtricas y los dimetros caractersticos del cauce y luego por mtodos empricos se han determinado la rugosidad del cauce, las metodologas expuestas son relaciones empricas que han sido determinadas por modelos fsicos.

Para determinar la rugosidad del cauce en el proyecto se realiz un inventario de campo de donde se tom en cuenta el material de arrastre que trae la quebrada, del clculo mostrado se toma los valores que se encuentran cercanos entre si y se toma el valor mostrado.

Este coeficiente se calcula aplicando la siguiente expresin y los valores se muestran en el cuadro siguiente.

Donde:dxxDimetro caracterstico del cauceKConstanteCuCoeficiente de Uniformidad

Cu3Material no uniforme

dm d50

Cuadro N 23Constante K por diferentes autores

Cuadro N 24Dimetros caractersticos del cauceComment by win: Adjuntar resultado de anlisis granulomtrico del laboratorio.QUEBRADADimetros Caractersticos del Cauce

d50 (m)d65(m)d75(m)d90(m)

Silaco0.00680.01620.02360.0386

Cuadro N 25Clculo de rugosidad del cauce por mtodos empricosQUEBRADACalculo de Rugosidad del Cauce mtodos empricos

STRICKLERMEYER MULLEREINSTEINLANE YCARLSONLAURSENCHANG

Silaco0.07500.02210.02110.02570.01780.0228

Cuadro N 26Clculo de rugosidad del cauce por mtodos empricosQUEBRADACalculo de Rugosidad del Cauce mtodos empricosRugosidaddel Cauce

HENDERSONRAUDKIVIGARDE Y RAJUSUBRAMANYA

Silaco0.04670.01560.02070.02040.075

El valor calculado en campo alcanza el valor de n = 0.0055IV.2.3. Seccin TransversalDe los planos del levantamiento topogrfico de las zonas de estudio, se obtuvieron secciones transversales desde 320 m aguas arriba hasta 180 metros aguas debajo de las estructuras mayores.

Ubicacin de secciones trasversales sobre el ro Silaco.

IV.3. DETERMINACIN DE CAUDALESCon la finalidad de poder plantear una adecuada evaluacin del caudal que puede circular por la zona donde se ubicar el puente Silaco, se han realizado la evaluacin de los parmetros geomorfolgicos, hidrolgicos e hidrulicos, con los cuales se proceder a analizar los caudales mximos para diferentes periodos de retorno.

IV.3.1. Caudales mensuales generados para la zona de estudioComo resultado del anlisis de los diferentes parmetro hidrometeorolgicos se ha realizado una regionalizacin con las estaciones de Chota y Bambamarca, sobre los cuales se ha realizado una proyeccin de Caudales en nuestro punto de inters.Cuadro N 27

Fuente : Elaboracin propia

Asimismo en el Grfico se presenta el comportamiento mnimo mensual del ro Silaco.

Caudal histrico rio Silaco.IV.3.2. Caudal del tirante mximo en funcin al caudal de mxima avenida:Debido a la falta de informacin hidrometereolgica en determinadas zonas que justifiquen el diseo hidrulico de las estructuras proyectadas, se plantean mtodos de clculo empricos en base a observaciones y parmetros determinados de acuerdo a las caractersticas geomorfolgicas y de cobertura vegetal de la zona donde se ubica el proyecto.

Con la finalidad de obtener la altura mxima que tendrn los sistemas de defensa se calcularan los caudales instantneos, por medio de diferentes mtodos empricos; de esta forma determinaremos el mximo caudal, Luego con este caudal calculado utilizando la frmula de Maning obtendremos una nueva altura de agua, que ser mayor a la marca de la huella dejada por el agua en una mxima avenida.

a. Mtodo de seccin y pendientePara aplicar el siguiente mtodo debe realizarse los siguientes trabajos de campo: Seleccin de varios tramos del ro Levantamiento topogrfico de las secciones transversales seleccionadas ( 3 secciones mnimas ) Determinacin de la pendiente de la superficie de agua con las marcas o huellas dejadas por las aguas de mximas avenidas Elegir un valor de coeficiente de rugosidad ( n ) el ms ptimo. Aplicar clculos en la frmula de Manning.

Dnde:A:rea de la seccin hmeda ( m2)R:rea de la seccin hmeda/ permetro mojado S:Pendiente de la superficie del fondo de cauce n: Rugosidad del cauce del ro.

Clculo del coeficiente de rugosidad.Las siguientes tablas nos muestran los distintos valores de n que se adoptaran:a.1.1. Segn Cowan.Condiciones del ro:

Material del cauce:AterrosoBrocosoCgravoso finoDgravoso gruesoADOPTADO:D=0.028Grado de irregularidad:AningunaBleveCregularDseveroADOPTADOC=0.01Secciones VariablesAleveBregularCseveroADOPTADOB=0.005

Efecto de las obstrucciones:AdespreciablesBmenorCapreciable DseveroADOPTADOB=0.01Vegetacin:AningunaBpocoCregularDaltaADOPTADOC=0.025Grado de sinuosidadAInsignificanteBregularCconsiderableGrado de sinuosidad adoptado:B=1.15Valor de " n " adoptado segn COWAM n = 0.0897

a.1.2. Segn 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 dispersas en 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 y baja pendiente.( tpico de los ros de entrada de ceja de selva)n = 0.040-0.050 Cauce con gran cantidad de canto rodado suelto y limpio, de seccin transversal variable con o sin vegetacin 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 = 0.055

Seleccionando el menor valor de "n" de estos dos criterios0.055

Resultado obtenido.Aplicando la ecuacin obtenemos los siguientes resultados:Cota de N.A.M.E dejada por las huellas:812.24 msmmAa: rea de la seccin del ro en la avenida:314.51 mP : Permetro mojado de la avenida: 68.25 mS : Pendiente de la superficie del fondo de cauce :0.00284n: Rugosidad del cauce del ro.:0.055Comment by win: El menor valor no es 0.060?

Qmax.= 844.78 m/seg

b. Mtodo de la velocidad y el rea.Para aplicar el siguiente mtodo debe realizarse los siguientes trabajos de campo:

Seleccin de 2 tramos del ro Medir la profundidad actual en el centro del ro ( h ) Levantamiento topogrfico de las secciones transversales seleccionadas indicando marcas o huellas dejadas por las aguas de mximas avenidas. 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. 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. Aplicar clculos en las siguientes formulas:

Donde:Ha:Altura mxima de agua en la avenidaAa:rea de la seccin del ro en la avenidaBa:Ancho mximo del espejo de agua en la avenida.Coeficiente:Coeficiente de amplificacin adoptado

Ba =68.25mCoef. =5[footnoteRef:9]Comment by win: Indicar Fuente del coeficiente. [9: Coeficiente que se utiliz en el Perfil de Proyecto Construccin Puente Echarate- 2005]

Aa314.51 m

Ha = 14.29m

Donde: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

L =50.75DIF H =1.50S =0.02956R =A/P =4.61n =0.055

Vs=1.902m/sh=7.520mHa=10.369m(deber ser mayor que h )

Va=Vs * Ha / h :Va=2.623m/s

Caudal de avenida: Qmax=Va * Aa=824.83 m/s

c. Mtodo de la frmula racional.Este mtodo no se puede aplicar para nuestro caso, debido a que esta frmula se aplica para reas menores a 500 Ha. Para aplicar el siguiente mtodo emprico debe realizarse el siguiente trabajo de gabinete:

Determinar el rea de influencia de la cuenca en hectreas. Estimar una intensidad de lluvia mxima ( mm/h ) Aplicar clculos con la frmula racional

Dnde:Q:Caudal mximo de escorrenta que provocara una mxima avenida. (m/s)CCoeficiente de escorrentaA:rea de influencia de la cuenca.(ha)( < 500 has )i:intensidad mxima de lluvia (mm/h)

Coeficiente escorrenta (C):ACultivos generales en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)BCultivos generales en topografa inclinada (S=10 a 30 %)CCultivos de pastos en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)DCultivos de pastos en topografa inclinada (S=10 a 30 %)ECultivos de bosques en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)FCultivos de bosques en topografa inclinada (S=10 a 30 %)Greas desnudas en topografa ondulada (S= 5 a 10 %)Hreas desnudas en topografa inclinada (S=10 a 30 %)

El coeficiente de escorrenta adoptado es (C) F = 0.175

rea de la cuenca adoptada (A)=230,614.00hasIntensidad mxima de lluvia adoptada (i) =6.656mm/h

Qmax=746.19 m/s

d. Mtodo Emprico Dr. WotfgangEn base al estudio de Anlisis Regional de las Avenidas en los Ros del Per, realizado por el Dr. WotfgangTron y el Ing. Ral Gutirrez Ingoyen en 1979, se ha definido la siguiente ecuacin.

Donde:Qt=avenida con un periodo de retorno de t aos, m3/sC1=coeficiente a dimensionalC2=coeficiente a dimensionalt=periodo de retorno en aosA=Superficie de la cuenca en kmm=exponente a dimensionaln=exponente a dimensional

Este estudio divide al Per en seis regiones, y determina valores de los coeficientes C1 yC2, y de los exponentes m y n para cada regin. Para la regin donde se encuentra la cuenca del rio Sialco el estudio realizado por Wolfgang y Gutirrez da los siguientes valores:

C1= 0.27C2= 1.48m = 1.02n = 0.055

En el Cuadro se muestra los resultados de la aplicacin en la frmula emprica

Cuadro N 28Periodos de RetornoPeriodo de Retorno TrCaudal (m/s)

100 500608.993821.827

e. Mtodo Emprico de Mac MathPara el clculo del caudal mximo y mnimo no se puede utilizar el mtodo racional, ni tampoco el mtodo racional modificado, porque el rea de escurrimiento es mayor a los 10 km2, de utilizar se estara dando resultados no consistentes, en tal sentido el mtodo ms apropiado para el clculo es el modelo de Mac Math y dado buenos resultados a nivel nacional.

La descarga mxima para la cuenca alta del ro Silaco, se determin el caudal mximo mediante la frmula de Mac Math, mediante el mtodo Emprico, cuya expresin es la siguiente:

Dnde:Qmax =Descarga mxima para un tiempo de retorno T, (m/s)P =Precipitacin mxima para un tiempo de retorno T, (mm.)C =Coeficiente de escorrenta.Ac =rea de la Sub cuenca ( ha.)I =Pendiente media del cauce (m/km.)

Esta frmula considera la precipitacin como la causa directa de la mxima avenida y toma en cuenta las caractersticas fsicas de la cuenca que tienen decisiva influencia en la magnitud de las descargas como el rea y al pendiente media del cauce principal.

La precipitacin mxima para un periodo de retorno T, fue calculada mediante un anlisis de frecuencia de las Precipitaciones Mximas de 24 horas estacin de Bambamarca de 24 aos histricos y promedios mensuales de la estacin de Bambamarca con 21 aos histricos, para el caso de la cuenca del Silaco y las quebradas que lo componen dicha rea de la cuenca.

Datos utilizados nos arrojan muestras casi semejantes durante los meses del ao cuyo ajuste son aceptables para el clculo de los caudales mximos con diferentes perodos de retorno como se observa en el cuadro siguiente.

Cuadro N 29Caudales mximos con Mtodo Mac MathPERIODO DECOEFICIENTEPrecipitacinAREAPENDIENTECAUDAL

RETORNODEMax, mensual CuencapromedioMAXIMO

ESCORRENTIAmmHam/kmm3/seg

20.5528.2030230614167.54171.894

50.5537.5038230614167.54228.582

100.5551.6606230614167.54314.866

200.5575.7923230614167.54461.946

250.5586.7220230614167.54528.561

500.55135.9133230614167.54828.377

1000.55222.1518230614167.541353.992

5000.55798.7526230614167.544868.312

Como pueden evaluarse los resultados obtenidos con esta frmula indican un caudal excesivo para los 500 aos, por lo que descartamos este mtodo.

De los cinco caudales mximos calculados se adoptaran lo siguiente:

CAUDAL MAXIMO SELECCIONADO Qmax=844.78 m/s

IV.3.3. Correccin de caudales por periodo de retornoPara el diseo de Avenidas mximas se toma en cuenta la frmula de FULLER la misma que se muestra lneas abajo.

La media de caudales diarios se ha generado a travs del mtodo de la velocidad y rea con un coeficiente de 2.1, con tal fina aplicaremos los valores que se indican en la siguiente tabla:Cuadro N 29Periodos de RetornoPERIODO DEPROBABILIDAD DE NO EXCEDENCIA

DISEO

n 1.00%20.00%50.00%80.00%99.00%

21.111.813.419.47201.00

51.663.637.7322.91503.00

102.716.7314.9345.321,005.00

204.8612.9329.3690.132,010.00

307.0319.1443.78134.943,015.00

5011.3731.5772.64224.575,025.00

10022.2262.63144.77448.6410,050.00

20043.93124.77289.04896.7820,100.00

30065.65186.90433.311,344.9330,150.00

40087.36249.03577.581,793.0740,200.00

500.00109.07311.17721.852241.2150250.00

FUENTE.- WENDOR CHEREQUE HIDROLOGIA PAG 172

a. Formula de Fuller

Donde:Vida til (aos) =500Riesgo de falla =20%Segn la tablaTiempo de retorno (aos) =2,241.21

Q =(m3/seg)Qp =Media de caudales medios diarios452.92 m3/segT100 = tiempo de recurrencia 448.64 al 80%T500 = tiempo de recurrencia2,241.21 al 80%

Caudal mximo de diseoQmax=785.44 m/s(100 aos)Qmax=926.06 m/s(500 aos)

Luego con el caudal mximo adoptado se ingresara nuevamente en la frmula de Manning y se hallara el nuevo valor de la altura de agua de mximas avenidas.

A = 105.046 m(100 aos)A = 30.735 m(500 aos)

Incremento en el NAME en H = 3.99 m(100 aos)H = 0.89 m(500 aos)

Nueva cota NAME = 813.220 msnm(100 aos)NAME = 813.130 msnm(500 aos)

IV.3.4. Valores considerados para el diseo del puente Silaco.Analizando los resultados obtenidos en el clculo de los caudales mximos se observa que el mtodo del hidrograma unitario da resultados relativamente bajos. Sin embargo el mtodo emprico de correccin de caudales por periodo de retorno, obteniendo los caudales de:

Qmax=785.44 m/s(100 aos)Qmax=926.06 m/s(500 aos)

IV.3.5. Clculo de caudales utilizando el programa HEC-RASAplicando el programa de HEC-RAS para determinar el caudal mximo que se presentar en la zona de estudio se han obtenido los siguientes resultados:

Los clculos hidrulicos se basan en el estudio del flujo gradualmente variado que ocurre cuando el flujo de avenida pasa a travs de la abertura del puente. Teniendo en cuenta las ecuaciones del flujo gradualmente variado, se hace uso del programa HEC RAS para la determinacin de las caractersticas del flujo de avenida aguas arriba del puente, en el puente y aguas abajo del puente. Estos clculos son importantes para determinar la altura adecuada del puente. El nivel mximo extraordinario se ha determinado mediante las huellas dejadas por estos eventos en el puente peatonal Silaco situado en el rio Silaco.

NIVEL MAXIMO DE AGUAS

Huella mxima registrada en el ro Silaco.

Este software realiza clculos hidrulicos de cursos naturales o artificiales en una direccin (unidimensional), y cuenta adems con los procedimientos de clculo para simular los efectos hidrulicos debido a estructuras hidrulicas ubicadas en el cauce del rio (puentes, vertederos, alcantarillas, etc.).

a. Informacin GeomtricaEn el levantamiento topogrfico se han definido las secciones transversales del rio a ser consideradas en el clculo hidrulico. Las secciones transversales del rio estn entre las progresivas 0+000 a la 0+500, definidas en el plano topogrfico. El puente se ubica entre las progresivas 0+300 a la 0+320.

Secciones en el ro Silaco en el sector de estudio.b. Caractersticas del PuenteEn las secciones transversales de la seccin se muestra la ubicacin del puente en referencia a la seccin del rio en la zona. Se observa que los accesos tendrn un tramo en relleno tal como se menciona (Ver Anexo 02-4-4) las caractersticas generales del puente son:

Longitud: 50.00 m. Pilares intermedios: 0ngulo de esviaje del puente: 90 43 20Ancho de tablero: 5.80 m.

Cauce PrincipalMargen IzquierdaMargen Derecha

Secciones de ubicacin del puente en el ro Silaco.

c. Condiciones de bordeLos coeficientes de Manning han sido adoptados sobre la base de publicaciones tcnicas reconocidas para casos similares y la experiencia del Consultor. Adems fueron evaluados teniendo en cuenta la vegetacin de las mrgenes y las caractersticas granulomtricas del terreno en el cauce principal del ro

Cuadro N 30Valores de Coeficiente de Manning asignados para el anlisis hidrulicoCoeficiente de Manning (n)

DescripcinRo Silaco

Taludes laterales con densa vegetacin0.050

Cauce principal0.035

d. Perdidas localesEl clculo de las perdidas locales por contraccin o expansin se ha realizado empleando los coeficientes de prdidas mostrados en el Cuadro:Cuadro N 31Valores de Coeficiente de contraccin SeccionesFlujo Sub crticoFlujo Supercrtico

ContraccinExpansinContraccinExpansin

Secciones comunes0.10.30.050.1

Secciones con puente0.30.5--

e. Condiciones de bordeDado que no se conoce a priori el rgimen de flujo del rio, se adoptar como condicin de borde tanto aguas arriba como aguas abajo la condicin de tirante normal y se realizar la simulacin para la condicin de flujo mixto. Ver Anexo 02-4-3

Pendiente en el ro Silaco.

Condicin para el clculo del tirante en la seccin del roPendiente media del tramo: 0.0150317Caudal Tr. 100 aos: 785.44 m/s

La altura del puente se determina con clculos hidrulicos con el caudal de 100 aos de periodo de retorno, y les clculos de socavacin y el diseo de los sistemas de defensa se hacen tomando en cuenta los caudales con el periodo de retorno de 500 aos.

f. Resultados de simulacinEn los Cuadros siguientes, se muestra un resumen de los resultados de los clculos para las dos secciones ubicadas inmediatamente aguas arriba del Puente Silaco.Cuadro N 32Parmetros Hidrulicos en la seccin inmediatamente aguas arriba del Puente SilacoPeriodo de Retorno (aos)Caudal(m3/s)Elevacin del Agua (msnm)Tirante Mximo(m)Velocidad Media (m/s)Nmerode Froude

20645.13811.414.355.301.00

100785.44812.004.825.521.00

500926.06812.535.235.731.00

Cauce PrincipalMargen IzquierdaMargen Derecha

Seccin aguas arriba del puente Silaco.

Margen IzquierdaCauce PrincipalMargen Derecha

Seccin aguas abajo del puente Silaco.

Parmetros Hidrulicos en la seccin inmediatamente aguas abajo de la seccin de la progresiva evaluadaPeriodo de Retorno (aos)Caudal(m3/s)Elevacin del Agua (msnm)Tirante Mximo(m)Velocidad Media (m/s)Nmerode Froude

201161.24811.203.896.161.22

1001413.80811.794.356.361.18

5001666.92812.334.786.531.15

En los Figuras siguientes se muestran grficamente las secciones de aguas arriba y aguas abajo del Puente Silaco respectivamente. (Ver Anexo 02-4-5)

IV.3.6. Caractersticas Hidrulicas del FlujoIngresando las secciones transversales y el coeficiente de rugosidad del cauce al programa de cmputo Hec Ras v 3.1.3, se ha determinado el nivel de agua mximo en cada seccin para los caudales establecidos de las estructuras mayores, se han colocado las secciones de control y se han determinado la luz que no produzca flujo en contraccin y si es el caso de que las estructuras mayores producen contraccin del flujo se ha calculado la socavacin local, si el nivel de agua alcanza a la estructura es decir habra interaccin entre el flujo y la estructura.

Las secciones transversales nos indican que los niveles de agua alcanzados en cada una de ellas, el perfil longitudinal de flujo, y un cuadro con los valores de las caractersticas hidrulicas que se considera importante para el diseo de las estructuras mayores, se han obtenido los resultados mostrados en las siguientes pginas.

PUENTE SILACO = 50 m. Km. 40 + 125Cuadro N 34Elevacin mnima del cauce804.65 m.s.n.m.

Nivel de agua (Tr = 100 aos )811.23 m.s.n.m

Nivel de agua (Tr = 500 aos )811.72 m.s.n.m

Nivel del Fondo de la Viga815.21 m.s.n.m

Nivel de Aguas ordinarias806.88m.s.n.m

Velocidad NAMO 6.16 m/s

Velocidad NAME 6.36 m/s

rea de flujo NAMO 23.696 m

rea de flujo NAME314.512 m

Ancho superficial NAMO 27.246 m

Ancho superficial NAME 68.249 m

Nmero de Froude 1.18

V. ESTUDIO HIDRAULICO.V.1. CARACTERISTICAS DEL RIO EN LA ZONADe acuerdo a la informacin obtenida en campo y la evaluacin realizada en situ, se ha podido determinar que el cauce en el sector donde se emplazar el puente, presenta las siguientes caractersticas:

Se puede observar que el ro tiene un flujo del tipo mendrico, originado por el caudal que transporta el ro y a la sedimentacin que se produce, originando que el ro pueda migrar dentro de la llanura de inundacin.

QuebradaEROSIONSEDIMENTACIONQuebrada

Vista satelital zona de estudio

Roquera ubicado aguas arriba del estribo de la margen izquierda De acuerdo a la visita de campo a 500 m. aguas arriba de la zona donde se ubicar el puente, se aprecia una playa en la margen izquierda generada por producto de la sedimentacin, cuando el ro decrece, adems de ser zona de curva. El cauce del ro es estable ubicndose en una zona con poca posibilidad de presentar una migracin del cauce, aunque por la inspeccin realizada se puede apreciar que el cauce en pocas pasadas abarca un mayor ancho, como la que se aprecia en la figura siguiente, pero cuya posibilidad de migrar hacia ambas mrgenes es mnima.

EROSIONEROSIONSEDIMENTACIONEROSIONEROSIONROQUERIASEDIMENTACIONSEDIMENTACIONSEDIMENTACION

Zonas de erosin y sedimentacin del ro SilacoV.2. TIPO DE RIODe acuerdo a la informacin obtenida en campo y la evaluacin realizada en situ, se ha podido determinar que el cauce en el sector donde se emplazar el puente, presenta las siguientes caractersticas:

De igual forma debido a la desembocadura delosriachuelos de las quebradas ubicadas en ambas mrgenes del ro Silaco, se produce una fuerte sedimentacin en la margen izquierda, debido al material de arrastre de este ro. La margen izquierda presenta mayor cantidad de bolonera grande (dimetros superiores al 1.00 m. que permite que esta margen sea ms estable, por lo que presenta menores problemas de erosin en la temporada de crecidas, aunque la corriente de agua origina mayor socavacin hacia la margen derecha. El pase peatonal (Oroya) existente en la zona ha soportado las crecidas producidas el ao 2010, que se registraron picos extraordinarios que alcanzaron caudales de 900 m/s.

LLANURA DEINUNDACIONLLANURA DEINUNDACION

Zonas de llanura de inundacin.

De acuerdo a los registros ntricos obtenidos por la poblacin del sector, en el ao 2010 se produjo la mxima crecida que han presenciado la poblacin del sector,

NIVEL MAXIMO DE AGUAS

Huella mxima registrada en el ro Silaco.

V.2.1. Material granulomtrico caracterstico.El material encontrado en el cauce del ro tiene las caractersticas de material formado con gravas y arenas, encontrando en el lecho del cauce gravas con promedio de 1 , equivalente a 19.05 mm de dimetro:

d50 = 38.10 mmCauces Margen derecha e izquierda

V.2.2. Direccin de estribos de puente.El planteamiento realizado para el presente estudio, ubica a los estribos en ambas mrgenes del ro, en un tramo casi recto, siendo importante que la direccin de los estribos estn en forma paralela a las velocidades de flujo.

PuenteSilaco

Muros de encauzamiento puente Silaco.

Se propone que la luz del puente debe de tener como mnimo una longitud de 50.00 m. con la finalidad de soportar mximas crecidas. Sobre la base del anlisis de las direcciones de flujo, y del estudio del plano topogrfico, se encuentra que el puente debe de tener un esviaje de 90 y debe de colocarse diques gua. La margen derecha tiene la ventaja del roquero existente, el cual protege de una mayor erosin esta margen, por lo que el estribo de esta margen estar protegido por este roquero. La ubicacin del puente se ha realizado de acuerdo a la morfologa fluvial, y de acuerdo a las caractersticas del suelo de apoyo, planteando una longitud de puente de tratando de abarcar todo el ancho del cauce, incluido la llanura de inundacin de la margen derecha. Se plantea la construccin de diques gua aguas arriba en una longitud de 20 m. y aguas abajo en una longitud de 10 m., con la finalidad de encausar las crecidas y disminuir los efectos erosivos en las zonas de la llanura de inundacin.

V.2.3. Mximo niveles de agua y direccin del flujo.Para determinar los mximos niveles de agua, se utilizar el caudal generados para un tiempo de retorno de 100 aos.

Qmax=785.44 m/s(100 aos)

Luego con el caudal mximo adoptado se ingresara nuevamente en la frmula de Manning y se hallara el nuevo valor de la altura de agua de mximas avenidas, el cual se presenta en el Anexo 02.4-5.

Incremento en el NAME en (con referencia al NAME)H = 4.35 m(100 aos)

Nueva cota NAME = 811.23 msnm(100 aos)

Propuesta construccin puente Silaco.

VI. DETERMINACIN DE PROFUNDIDAD DE SOCAVACIN.El proceso de erosin de la corriente de agua en los ros, provoca la socavacin del lecho mvil de los mismos en funcin bsicamente a las caractersticas hidrulicas del ro y las caractersticas granulomtricas del material que conforma el cauce. La socavacin resulta ms intensa a medida que se incrementa el caudal y las velocidades del flujo del agua superan la velocidad critica de erosin del material del lecho del ro. Siendo de inters la granulometra del cauce del ro es que durante los trabajos de campo del estudio se ha efectuado toma de muestras representativas del lecho de los ros

Con los resultados de la granulometra del lecho de los ros se ha calculado el dimetro medio de las partculas tratndose de un material de estructura fluvioaluvional conformado la terraza. Para los efectos del clculo de socavacin sea general y local se ha utilizado varios mtodos comnmente usados en el dimensionamiento de puentes, asumiendo las caractersticas hidrulicas en funcin de las curvas de calibracin de los ros y las caractersticas granulomtricas del material que la conforma.

VI.1. CAUCE DE EQUILIBRIO DEL ROLa teora de rgimen evala las caractersticas de un cauce natural que presenta las condiciones de equilibrio es decir de un lecho que no sea erosionado y que no deposite para un caudal determinado.

En ros de cauce divagante conviene reconocer las condiciones de equilibrio del cauce, puesto que al ser comparados con la seccin real puede dar informacin sobre la posibilidad de creacin de procesos erosivos. Para el caso que la construccin del mismo origina una contraccin u angostamiento que pueden alterar las condiciones del cauce si es que se escapan de las dimensiones del cauce en equilibrio. VI.2. DETERMINACIN DE LA SOCAVACIN GENERALLa socavacin general de un ro es aquella que se produce sobre el lecho en condiciones naturales; es decir, cuando las condiciones del cauce y flujo del ro no han sido alterados por efectos de instalaciones de alguna estructura.

Para efectos del clculo de la socavacin general se ha utilizado las formulas propuestas por:

VI.2.1. Frmula de Lacey:Su formulacin, matemtica se presenta a continuacin:

Donde:dmTirante medio en m.QCaudal enm/sfFactor de LaceyDmTamao medio en mm

NAMINNAME100NAME500

Q(m/s) = 645.13785.44926.06

ds=2.793.404.01

VI.2.2. Frmula de Blench:Su formulacin, matemtica se presenta a continuacin:

Donde:dfoTirante de socavacin en m.qfCaudal unitario enm/s/mFBoFactor de Blenchm/s

NAMINNAME100NAME500

Q =645.13785.44926.06

ds=2.843.213.92

VI.2.3. Frmula de Lischtvan-Levediev:Su formulacin, matemtica se presenta a continuacin:a. Velocidad erosiva:En esta teora, la frmula de la velocidad considerada erosiva, que es la velocidad media capaz de degradar el fondo, se expresa por:Ve = 0.60 d1.18 Hsx; m/seg suelos cohesivos

Vc = 0.68 dm0.28Hsx; m/segsuelos no cohesivos

b. Suelos granulares:

c. Resultados obtenidos:Se presentan los resultados obtenidos al aplicar las formulas indicadas anteriormente, cuyos resultados y procedimientos se adjuntan en el anexo 03-01.

c.1. Calculo de la Socavacin General en el Cauce.NAMINNAME100NAME500

Q =645.13785.44926.06

Hs=3.007.3112.45

ds=2.652.804.95

c.2. Calculo de la Socavacin al pie de Estribo Margen Izquierda.NAMINNAME100NAME500

Q =645.13785.44926.06

ds=0.252.202.70

c.3. Calculo de la Socavacin al pie de Estribo Margen Derecha.NAMINNAME100NAME500

Q =645.13785.44926.06

ds=0.402.103.05

VI.2.4. Resultados obtenidos con el programa HEC-RAS:

a. Anlisis de fondo de viga del puenteEn el Cuadro siguiente se muestra los resultados del anlisis del flujo de avenida analizando los resultados se observa que inmediatamente aguas arriba del puente el mximo tirante de agua es de 5.60 m (Ver Anexo 02-4-5)

Seccin aguas arriba del puente Silacopara TR=100 aos.

Cuadro N 35Resultados del estudio del flujo de avenida, Q100 = 785.44 m/s

Por lo que para la determinacin de la cota recomendada de la base de la viga del puente se considera un tirante mximo de:

Ymax= 5.60 mPeriodo de retorno 100 aos del espejo del agua

NAME100= 811.23 mPeriodo de retorno 100 aos

b. Anlisis de socavacin general y local en estribosEn el Cuadro N 36 se muestran los resultados del flujo de la avenida de 500 aos Q500 = 926.06 m/s. Con el fin de determinar los valores adecuados de socavacin se considera que al ocurrir la avenida en el ro Silaco.

Analizando esta tabla se observa que las velocidad mxima promedio del flujo es del orden de V = 5.91 m/s

En la se observa las caractersticas de los niveles de agua a lo largo del cauce obtenidos con el programa HEC-RAS (Ver Anexo 03-02).

Caracterstica de los niveles de agua en el cauce.

b.1. Anlisis del flujo de avenida de diseo.En el Cuadro siguiente se muestra los resultados del anlisis del flujo de avenida analizando los resultados se observa que inmediatamente aguas arriba del puente el mximo tirante de agua es de 6.09 m.

Seccin aguas arriba del puente Silacopara TR=500 aos.

Cuadro N 36Resultados del estudio del flujo de avenida, Q500 = 926.06 m/s

b.2. Resultados obtenidos del anlisis de avenida.En la relacin de abajo se muestra una copia de resultados del Programa Hec Ras (Ver Anexo 02-4-5 y 03-3)Cuadro N 37Resultados obtenidos para un periodo retorno 100 aos

Cuadro N 38Resultados obtenidos para un periodo retorno 500 aos

Variacin de las velocidades en el ro silaco

c. Resultado de los clculos de Socavacin.Los resultados obtenidos con el programa Hec Ras se presentan en los anexos 03-4 al 03-07 con la simulacin y profundidades de socavacin obtenidos.

c.1. Socavacin General (Q100 aos)Left(Izq)Channel(Canal)Right(Der)

Input Dala (Datos de entrada)

AverageDepth (m)(Profundidad promedio):2.84

Approach Velocity (m/s)(Vel. de aprox):7.35

Br Average Depth (m)(Prof. promedio) :3.09

BR Opening Flow (m3/s)(flujo de ent.)785.44

BR Top WD (m)(ancho sup)46.01

GrainSize D50 (mm)(tamao de sedimento):38.0076.0038.00

ApproachFlow (m3/s)(flujo de aproximacin):785.44

Approach Top WD (m)(ancho de aprox.)37.69

Kl Coefficient:0.64

Results

Scour Depth Ys (m)(Prof. socavacin)1.53

CriticalVelocity (m/s)(Velocidad critica) :

Equation:Clear

809.26804.15804.86

Socavacin general en el cauce a TR = 100 aos.

c.2. Socavacin en Estribos (Q500 aos)LeftRight

Input Data

Station at Toe (m) (datos al pie):-28.4521.55

Toe Sta at appr{m):-28.7816.92

AbutmentLength (m) (Longitud del estribo):3.523.29

Depth at Toe (m) (Profundidad al pie):0.551.36

Kl ShapeCoef:0.55Spillthrough

Degree of Skew (degrees):90.0090.00

K2 SkewCoef:1.001.00

ProjectedLength L (m):3.523.29

Avg Depth Obstructed Ya (m):2.962.96

FlowObstructedQe (m'/s):79.0673.84

AreaObstructed Ac (m*):10.449.75

ResultsScourDepthYs (m)(Profundidad de socavacin):2.735.81

Froude (Nmero de Foude)1.921.22

EquationHireHire

802.78806.68803.93

Socavacin en estribos a TR = 500 aos.

CombinedScourDepths (Suma de profundidades de socavacin)Leftabutmentscour + contractionscour (m) (Socavacin local del estribo izquierdo + socavacin por contraccin):4.49 m.

Rightabutmentscour + contractionscour (m) (Socavacin local del estribo derecho + socavacin por contraccin):7.58 m.

c.3. ResumenEs importante indicar que los enrocados de proteccin que se colocarn al pie de los estribos y pilares evitarn que se produzcan las socavaciones locales

En el Cuadro siguiente se presenta un resumen de las socavaciones extremas, obtenidas con el programa HEC-RAS.

Cuadro N 39Resultados de los clculos de socavacin Tipo de socavacinProfundidad de socavacin (m)

- Socavacin general (Q100 aos)1.53

- Socavacin por contraccin (Q500 aos)1.77

- Socavacin local en estribos (Q500 aos)5.81

* La socavacin local se evitar con la colocacin de enrocados de proteccin al pie de los estribos y pilares.

VI.3. ALTURA DEL PUENTE Y PROFUNDIDADES DE CIMENTACIN.

VI.3.1. Altura del puenteTal como se menciona la altura del puente se determina con la avenida, en el rio Silaco, de 100 aos de periodo de retorno Los clculos hidrulicos se han efectuado cuando los niveles de agua en el rio Silaco son mximos. Esto permite tener una mayor seguridad en la determinacin de una altura adecuada del puente.

El mximo tirante de agua es de Ymax= 5.23 m El borde libre considerado F = 2.00 m Cota fundacin estriboCfundacin =803.18 m

VI.3.2. Profundidades de cimentacinTal como se menciona el puente se encuentra en una zona donde el cauce principal de! rio no presenta bifurcaciones o zonas por donde el cauce puede divagar, presentando un cauce definido y estable, o por la margen izquierda tal como se muestra en el esquema de la figura:

Fenmenos de socavacin alrededor de un puente

El puente con una abertura de 50 metros lo cual hace que durante la ocurrencia de avenidas no se produzcan cambios morfolgicos importantes en el rio debido a la influencia del puente.

VI.4. PROTECCIN DE ESTRIBOSLos estribos sern protegidos con enrocados, para evitar se produzca la socavacin local Para el clculo del tamao de las rocas se apirea la frmula de MaynordVI.4.1. Frmula de MaynordLa frmula es la siguiente:

Donde:dsoEs el dimetro medio de las rocas, C1 y C2 Los valores recomendados se muestran a continuacin

-Valores de C1:- Fondo planoC1 = 0.28

- Talud 1V:3HC1 = 0.28

- Talud 1V:2HC1 = 0.32

- Valores de C2- Tramos en curvaC2 = 1.50

- Tramos rectosC2 = 1.25

- En el extremo de espigonesC2 = 2.00

VI.4.2. Proteccin de los EstribosLos estribos tambin tendrn una proteccin a fin de evitar se produzcan los fenmenos de socavacin local. Las caractersticas de la proteccin se muestran en la figura siguiente. esta proteccin es una continuacin de los diques gua que se construirn aguas arriba y aguas abajo del puente.

En la figura de abajo las caractersticas del enrocado son. dso del enrocado = 1.30 m Tamao mximo de la roca = 2.60 m d2o de la roca = 0.60 m

Sistema de proteccin de los estribos del puente

VI.4.3. Diques guaDado que el ancho del cauce aguas arriba del puente es de aproximadamente 80.0 m., y el puente tiene una longitud de 75.0 m. y adems el puente se encuentra relativamente cerca la poblacin de Pampa Concepcin ubicada en una zona de llanura, es necesario dirigir los flujos de avenida de tal manera que el vector velocidad sea paralelo a los estribos y pilares, por lo que es necesario colocar diques gua aguas arriba y aguas abajo del puente, tal como se muestra en la figura siguiente.

20 m

10 m

Propuesta de construccin de diques gua aguas arriba y abajo

La longitud de los diques gua de aguas arriba es de L1= 20.0 m. y la de los diques gua de aguas abajo es de L1 = 10 m. Estos diques cumplen con las siguientes funciones:

Hacen que las velocidades del flujo sean paralelos a los estribos y pilares del puente. Protegen los estribos de los fenmenos de socavacin local. Adems protegen los taludes de la carretera adyacentes al puente

En planta la orientacin de los diques sigue la siguiente ecuacin:

En la siguiente figura se muestra el esquema de un dique gua tpico, el cual se propone para el puente Silaco.

Esquema de un dique gua

En la siguiente figura se presenta la seccin transversal del dique gua que se propone para el puente Silaco.

Seccin tpica dique gua

Cota de la cresta del dique a la altura del estribo = 811.83 msnm Pendiente longitudinal de la cresta del dique So = 0.009

El enrocado tiene las siguientes caractersticas; d50 del enrocado = 1.00 m Tamao mximo de la roca = 2.00 m D20 de la roca = 0.60 m

Aguas arriba la cabeza del dique tendr un talud de 1V:3H

En esta porcin de dique el enrocado tiene las siguientes caractersticas: d50 del enrocado = 1.30 m Tamao mximo de la roca = 2.00 m d20 de la roca = 0.60 m

75

PUENTE SILACO LUZ = 50 m. Km. 40+125

VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.VII.1. CONCLUSIONES.

El puente en estudio se encuentra ubicado en el departamento de Cajamarca, entre las provincias de Cutervo y Chota, dentro de la trocha carrozable que une los distritos de La Ramada (Cutervo) y Chimban (Chota), a la altura del km. 21 donde cruza al ro Silaco. En las siguientes coordenadas.

Longitud: 06 14 58.87Latitud: 78 30 40.46Altitud: 815.000 msnm.

Siendo las principales caractersticas de la cuenca y del ro:

Area de la cuenca:2,306.14 KmPermetro de la cuenca:292.307 Km.Longitud mayor de la cuenca:96.84 Km.Pendiente media del ro:0.02896Gradiente hidrulica:0.01775

El caudal mximo de diseo calculado es:

Qmax100 =785.44 m/s(100 aos)Qmax500 =926.06 m/s(500 aos)

Niveles de agua alcanzado en la ubicacin del puente es: NAME =811.23 m/s(100 aos)NAME=811.72 m/s(500 aos)

Las socavaciones estimadas mediante el modelamiento hidrulico con HEC-RAS es de:

Socavacin general (Q100 aos):1.53 m.Socavacin general (Q500 aos):1.77 m.La Socavacin local EI(Q500 aos) es de: 2.73 m. (evento extremo).La Socavacin local ED(Q500 aos) es de: 5.81 m. (evento extremo).

Teniendo la cota de terreno 808.42 msnm. (El ms crtico en la MD)

Socavacin total en estribos:4.50 metros (desde la superficie del terreno circundante al estribo).

Para la determinacin de la socavacin total en estribos no hemos tomado en cuenta la socavacin local en el estribo derecho, ya que este estribo est por detrs del espign natural de roca que aflora hacia el cauce, el cual disipa el potencial de socavacin y prcticamente protege al estribo.

Para la determinacin de los parmetros hidrulicos del puente, no se ha tomado en cuenta el evento geolgico en el sector de Rodeopampa (20-02-2010), el deslizamiento de tierras con represamiento del ro Scota, y su correspondiente desembalse (10-05-2010). Por tratarse de un evento extraordinario impredecible su reactivacin, que amerita un estudio completo de estabilidad de laderas en ese sector. VII.2. RECOMENDACIONES

1. Recomendamos una luz mnima de 50 metros para el puente, y ratificamos la ubicacin propuesta en el diseo vial.

2. Los niveles recomendados son las siguientes:

Cota mxima del nivel de fundacin de los estribos:803.920 msnm. Cota mnima del fondo del tablero:813.730 msnm.(Considerando un borde libre de 2.50 metros) 3. Se recomienda enrocar el contorno del estribo para evitar socavaciones prematuras. Las rocas a utilizar sern de canteras ubicadas cauce arriba del puente y sern de tamao medio 1.00 metros, mximo de 1.50 y mnimo de 0.75 metros.

4. En el proceso de excavacin de estribos en lo posible no demoler las rocas o bolones grandes existentes, stas deben ser utilizados para relleno de estructuras y enrocado que va delante de la pantalla de estribos y aleros.

5. La excavacin y construccin de los estribos necesariamente se desarrollar en la temporada de estiaje (mayo setiembre), asimismo este perodo se aprovechar para cimentar los apoyos temporales para el montaje y lanzamiento de la estructura metlica.

6. Se deber construir espigones provisionales cauce arriba para proteccin de los trabajos en los estribos.

7. Respecto a la reactivacin del evento geolgico del sector de Rodeopampa, se debe seguir las recomendaciones de las entidades que evaluaron el sector (INGEMMET, INDECI, etc.) para evitar o aminorar los daos que ocasionan estas actividades geolgicas cauce abajo.

8. En relacin a la defensa riberea mediante el uso de gaviones, propuesta en la etapa del Estudio de Preinversin, indicamos que para las caractersticas topogrficas de la quebrada, el flujo crtico, el arrastre de materiales, no es recomendable plantear este tipo de obras, ya que stas quedaran arrasadas y destrozadas, adems las laderas circundantes son defensas naturales del cauce.

ANEXO I

REGISTROS PLUVIOMTRICOS

ANEXO II

GENERACION DE DESCARGAS

ANEXO III

CALCULO DE SOCAVACION

ANEXO IV

PLANOS