Informe Puente Escaloncito

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Consultoría en Ingeniería Hidrológica, Hidráulica y Fluvial Especialista en Hidrología, Hidráulica e Ingeniería de Ríos

“ESTUDIO HIDROLÓGICO, HIDRÁULICO Y DE SOCAVACIÓN

DEL ARROYO ESCALONCITO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL

PUENTE BUENA VISTA DE 40 ML, SOBRE EL CAMINO BUENA

VISTA, TRAMO 0+000 AL 3+300, EN EL MUNICIPIO DE AMATÁN,

CHIAPAS”

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. 22 de noviembre de 2011

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“ESTUDIO HIDROLÓGICO, HIDRÁULICO Y DE SOCAVACIÓN DEL ARROYO

ESCALONCITO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL PUENTE BUENA VISTA DE 40

ML, SOBRE EL CAMINO BUENA VISTA, TRAMO 0+000 AL 3+300, EN EL

MUNICIPIO DE AMATÁN, CHIAPAS”

ÍNDICE

1.- INFORME TOPOHIDRÁULICO-HIDROLÓGICO 2

2.- HIDROLOGÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO 5

2.1.- Ajuste de los datos de lluvias a un modelo de probabilidades 5

2.1.1 Ajuste con datos de lluvias máximas en 24 horas 5

2.2.- Selección del periodo de retorno 7

2.3.- Transformación de la precipitación en gasto 8

2.3.1.- Método de Chow 8

2.3.2.- Método del Hidrograma Unitario Triangular 9

2.3.3.- Modelo del NRCS TR-55 9

2.4.- Cálculo de parámetros 10

2.5.- Resultados hidrológicos 12

3.- HIDRÁULICA 12

3.1.- Aplicación del programa para transitar avenidas HEC-RAS 12

3.2.- Resultados de las simulaciones para diferentes periodos de retorno 13

4.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL 16

4.1.- Método de Maza-Álvarez y Echeverría-Alfaro 16

4.2.- Método de Cruckshank-Maza-Álvarez 16

4.3.- Método a partir de la ecuación de Manning 17

4.4.- Primer método de Maza-Grajales 18

4.5.- Segundo método de Maza-Grajales 19

4.6.- Método de Lischtvan- Levediev 19

4.7.- Resultados de los métodos para obtener la socavación general 20

5.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN LOCAL EN ESTRIBOS 21

5.1.- Método de Liu y Alia 21

5.2.- Método de Artamanov 21

5.3.- Método de Froelhlich 22

5.4.- Método de Hire 22

5.5.- Resultados de los métodos para obtener la socavación local 23

6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 24

Bibliografía

Anexo A.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS, HIDRÁULICOS, DE SOCAVACIÓN GENERAL

Y LOCAL.

Responsable del estudio:

Cédula Profesional: 2768502

Cédula de Maestría: 2848099

Cédula de Doctorado: 5749635

2

1.- INFORME TOPOHIDRÁULICO-HIDROLÓGICO

PUENTE: Puente de 40 ml, llamado Buena Vista

CARRETERA: Sobre el camino Buena Vista

TRAMO: Sobre el camino Buena Vista

Km. 0+000 al 3+300

1.1 ASPECTOS GENERALES

La corriente nace a 8.67 km al sureste sobre el camino a Buena Vista, municipio de Amatán,

Chiapas, la cual desemboca 176 m aguas abajo en el río Amatán, donde si _x_ , no__

provoca influencia hidráulica en el cruce. El área de la cuenca drenada hasta el cruce es de

24.13 km² y pertenece a la Región Hidrológica No. 30 “Grijalva - Usumacinta” , según

clasificación de la CONAGUA. En la zona de cruce, la vegetación se puede clasificar como

Pastizal, zona de agricultura de temporal, vegetación secundaria y selva alta perennifólia

perturbada y conservada según la carta de uso de suelo INEGI 1: 250,000. La selva alta

perennifólia se caracteriza por árboles grandes que pueden llegar a medir hasta 60

metros de altura y generalmente rebasan los 30 metros. Este tipo de selva es el que se

podría denominar selva clásica. Los troncos suelen ser anchos con grandes

prolongaciones laterales en sus bases, los árboles mantienen un follaje siempre verde y

la densidad de éste mantiene el suelo en constante penumbra. Los árboles que

caracterizan a la selva alta perennifolia son el k’anxa’an o sombrete, Terminalia

amazonia, el zopo o corcho negro, Guatteria anomala y la caoba o punab, Swietenia

macrophylla, todos ellos de grandes contrafuertes y troncos que pueden medir dos o

tres metros de diámetro a la altura del pecho y sobrepasar los 45 metros de altura.

También se encuentran grandes ejemplares de ceiba o yaaxché, Ceiba pentandra,

maca blanca, Voychysia guatemalensis, pucté, Bucida buceras, guapaque, Dialium

guianense, machiche, Lonchocarpus castilloi y otras especies, que alcanzan

dimensiones similares. Por debajo de las copas de estos grandes árboles se extienden

otros dos estratos bien definidos, correspondientes a las copas de árboles de menor

porte y a numerosas especies de palmas. Entremezclados con los grandes árboles, se

levantan troncos de escasos cuatro o cinco centímetros de diámetro pero que llegan a

12 ó 15 metros de altura y tiene sólo un manojo de hojas en el extremo. Son los futuros

gigantes, aún bebés, que para alcanzar la luz solar de las alturas, consagran toda su

energía y material de crecimiento a extenderse verticalmente.

El cauce del río en la zona de cruce es:

sinuoso estable x encajonado

sensiblemente recto divagante con llanuras de inundación

El escurrimiento es de carácter:

torrencial x perenne x intermitente

3

Tipo y longitud máxima de los cuerpos flotantes árboles de hasta 30 a 60 m de altura, con

diámetro de follaje de hasta 15 a 20 m.

El periodo de lluvias en la región comprende de los meses de Mayo a Octubre. La

precipitación media anual es de 2000 a 4000 mm.

Información adicional (erosión marginal, caídas, ubicación del cruce en una curva del cauce,

curvas cercanas, etc.) No se observa erosión marginal ni caídas o cárcavas, el puente no

tiene esviajamiento con respecto al arroyo El Escaloncito, se encuentra localizado en

un pequeño tramo recto.

Geología superficial:

En el fondo En todo el cauce se aprecia boleos de caliza, grava, arena y arcillas de

origen aluvial.

En la margen izquierda El suelo es sedimentario compuesto por limos, arenas y gravas y

boleos de caliza.

En la margen derecha El suelo es sedimentario compuesto por limos, arenas y gravas y

boleos de caliza.

El eje del trazo respecto a la corriente cruza en dirección:

normal x esviajado ángulo de esviajamiento

El paso actual de vehículos en el tramo del camino se efectúa existe un camino de

terracería.

1.2- ANÁLISIS HIDROLÓGICOS

Información utilizada Se utilizaron las lluvias máximas anuales en 24 horas de la

estación (7186) Finca Escalón, Amatán, localizada en las coordenadas longitud 92o 49’

56.8” y latitud 17o 21’ 0.0”, es la estación más cercana a la obra y se encuentra a una

distancia en línea recta de 0.513 km, se utilizó esta estación por ser la más cercana al

sitio en estudio, los datos fueron obtenidos de la base de datos CLICOM y del

Extractor Rápido de Información Climatológica, ERIC III.

Método aplicado Semiempíricos: Métodos del Hidrograma Unitario Triangular, de

Chow y TR-55.

Se obtuvo un gasto teórico de diseño (QTDI) de 590.61 m³/s, asociado a un período de

retorno de 100 años.

OBSERVACIONES: (fuentes de información, confiabilidad, etc.)

La fuente de información para determinar los parámetros de las cuencas fueron los

vectores digitales las cartas topográficas INEGI E15D31 escala 1:50,000, las lluvias

máximas anuales en 24 horas se obtuvieron de la base de datos CLICOM

proporcionada por CONAGUA, así como los modelos lluvia escurrimiento han sido

probados ampliamente para diferentes tipos de cuencas en México y en diferentes

países, siendo de buena confiabilidad.

4

1.3.- ANÁLISIS HIDRÁULICO

Se determinó un gasto de diseño (QDI) de 590.61 m³/s, asociado a un período de retorno de

100 años, obtenida con el método del Hidrograma Unitario Triangular.

Nivel del NADI (NNADI) es de 293.68 m.

Nivel de aguas de construcción (NAC) 292.32 m

Secciones levantadas Aguas arriba se levantaron 25 secciones a cada 20 m y 19

secciones aguas abajo a cada 20 m, a partir del cruce con el eje del camino, las

secciones son suficientes para aplicar las condiciones de frontera del modelo hidráulico

HEC-RAS no afectando las simulaciones.

Fecha de la creciente máxima que se tenga noticia octubre de 2007 (Frente frío

estacionario No.4 y presencia de la tormenta tropical Huracán Noel).

Gasto máximo observado en campo

(QMOC) S/D corriente

perenne m³/s.

Velocidad máxima del agua en el cruce S/D corriente

perenne m/s.

OBSERVACIONES: (fuentes de información, confiabilidad, etc.)

La información de datos hidrológicos es confiable y los modelos lluvia escurrimiento

aplicados son confiables, el levantamiento topográfico se realizó con elevaciones y

coordenadas UTM, mientras que la cuenca se analizó con Sistemas de Información

Geográfica (SIG).

1.4 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se debe adoptar como gasto de diseño (QDI) 590.61 m³/s.

El puente tiene una longitud de 40.0 ml, ubicado sobre el camino Buena Vista, tramo 0+000 al

3+300, en el municipio de Amatán, Chiapas”

El espacio libre vertical entre el NADI y el techo inferior de la superestructura, debe ser de

2.5 m.

Obras auxiliares propuestas para protección, encauzamiento, etc. Ninguna.

5

2. HIDROLOGÍA DE LA ZONA EN ESTUDIO

2.1.- Ajuste de los datos de lluvias de 24 horas a un modelo de probabilidades

2.1.1 Ajuste con datos de lluvias máximas de 24 horas de la estación Finca Escalón,

Amatán.

Para determinar las lluvias con un cierto periodo de retorno (Tr), para obtener los tirantes

máximos alcanzados en el arroyo El Escaloncito se emplearon los registros pluviométricos

de la estación (007186) Finca Escalón, Amatán, localizada en las coordenadas longitud 92o

49’ 56.8” y latitud 17o 21’ 0.0”, es la estación más cercana a la obra y se encuentra a una

distancia en línea recta de 0.513 km.

Los registros pluviométricos para 24 horas se obtuvieron del banco de datos ERIC III

(Extractor rápido de información climatológica, IMTA, 2009). Los datos de lluvias máximas

anuales de la estación Finca Escalón, Amatán, tiene una longitud de registro de 20 años

comprendidos entre 1947 a 1983, como se observa en la tabla 1.

Tabla 1.- Registros de lluvias máximas anuales en 24 horas

No. Año hp (mm) No. Año hp (mm) 1 1947 95 11 1961 200

2 1949 92 12 1962 140.5

3 1950 126.8 13 1963 89

4 1951 311 14 1968 156.5

5 1952 226.5 15 1970 202

6 1953 273 16 1973 322

7 1954 273.5 17 1974 321

8 1955 287.5 18 1975 184.5

9 1956 127.8 19 1978 76

10 1960 147.5 20 1983 151

Con el registro de lluvias máximas anuales de 24 h, tabla 1, se realizó un análisis estadístico

empleando los modelos probabilísticos Normal, Lognormal, Gumbel, Exponencial, Gamma

y Doble Gumbel, con el paquete AX. EXE (Jiménez, 1997).

A continuación en la tabla 2 se presenta un resumen de los errores estándar proporcionados

por el software, el cual nos indica el mejor ajuste.

6

Tabla 2.- Resumen de errores estándar para lluvias máximas de 24 horas

Función Momentos Máxima Verosimilitud

2 parámetros 3 parámetros 2 parámetros 3 parámetros Normal 20.913 -------- 20.913 -------

Lognormal 24.887 20.343 23.427 23.377

Gumbel 22.856 -------- 22.222 -------

Exponencial 30.662 -------- 84.247 -------

Gamma 21.049 20.217 21.104 25.849

Doble Gumbel

Mínimo error estándar: 12.7446

Calculado por la función: Doble Gumbel

De acuerdo al resumen de errores presentados en la tabla 2 la función que mejor se ajusta al

registro de datos de lluvias en 24 horas es la función Doble Gumbel con el mínimo error

estándar de 12.7446.

Una vez que se determinó que la función Doble Gumbel es la función que mejor se ajusta a

las muestras de datos de campo de 24h, el programa AX ajusta la función y presenta sus

resultados, en la figura 1, se observa la función ajustada y en la tabla 3 los resultados

obtenidos para diferentes periodos de retorno (Tr) extrapolados.

Figura 1.- Función Doble Gumbel ajustada a la muestra de datos de 24 horas

Estación climatológica 7186 Finca Escalón, Amatán

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

Z=ln(ln(Tr/(Tr-1)))

Alt

ura

de p

recip

ita

ció

n,

en

mm

Datos de campo

Curva ajustada

Tr= 100 años

7

Tabla 3.- Resultados de precipitaciones obtenidos del ajuste con la función Doble Gumbel

Tr

(años)

Alturas de

precipitación

hp (mm) para 24

horas

2 175.6

5 298.85

10 316.06

20 329.33

50 350

100 373.37

200 405.79

500 453.51

1000 489.96

2.2.- Selección del periodo de retorno para determinar tirantes en el arroyo El

Escaloncito.

La selección del periodo de retorno para determinar los tirantes máximos alcanzados en el

arroyo en estudio se realiza de acuerdo a los lineamientos de la reglamentación existente.

En este caso en la tabla 4 se presenta la recomendación para periodos de retorno para la

estimación de gastos máximos de diseño de la Norma Hidrológica del periodo de retorno de

las crecientes de diseño, emitido por la Comisión Nacional del Agua en 1996 (Campos,

2007), en el caso arroyos de agua que cruzan poblaciones medianas corresponde al punto 2.1

b) periodos de retorno de 50 a 100 años.

Tabla 4. Recomendación de períodos de retorno para la estimación del gasto máximo de

diseño en las obras hidráulicas

2 ESTRUCTURAS DE CRUCE Tr (años)

2.1

2.2

2.3

2.4

Puentes carreteros en:

a)Caminos locales que comunican poblados pequeños ……………

b)Caminos regionales que comunican poblados medianos ………..

c)Carreteras que comunican poblados grandes (ciudades) ………..

Puentes ferrocarrileros en:

a) Vías locales aisladas (desvíos) …………………………………….

b) Vías secundarias regionales ……………………………………..

c) Vías primarias del país ……………………………………………

Puentes canales o tuberías de conducción de agua:

a) Para riego área menor de 1,000 Ha ……………………………….

b) Para riego área de 1,000 a 10,000 Ha …………………………….

c) Para riego área mayor de 10,000 Ha ……………………………...

d) Abastecimiento industrial …………………………………………...

e) Abastecimiento de agua potable …………………………………..

Puentes para tuberías de petróleo y gas:

a) Abastecimiento secundario local …………………………………..

b) Abastecimiento regional ……………………………………………. c) Abastecimiento primario …………………………………………….

25-50

50-100

500-1000

50-100

100-500

500-1000

10-25

25-50

50-100

50-100

100-500

25-50

50-100 100-500

8

2.3.- Transformación de la precipitación en gasto.

Para transformar las precipitaciones (tabla 3) en escurrimiento se utilizaron los modelos

lluvia-escurrimiento de Chow, Hidrograma Unitario Triangular (Aparicio, 1994), TR-55

(Campos, 2010). A continuación se describen los métodos.

2.3.1.- El método de Chow

Se determina mediante la formula:

Zd

APQ

e

e278.0

Donde

Pe es la lluvia en exceso del intervalo, en mm.

de es la duración en exceso de la lluvia en horas

Z=d/Tr es el factor de reducción

A es el área de la cuenca, en km2

Este método se aplica para cuencas en las cuales no se cuenta con información, menores a

24.3 km2, por lo tanto el procedimiento conveniente para evaluar Pe a partir de la lluvia

máxima de diseño con el método de los números de escurrimiento del SCS (Aparicio, 1994).

El factor de reducción de pico Z se calcula, según Chow, como una función del tiempo de

retraso y la altura de lluvia en exceso como se muestra en la ecuación siguiente:

324 /2785835.0/09239033.0/7623037.010046411.91 RRR TdTdTdEZ

RTdZZ /08334881.01

El tiempo de retraso se calcula según Chow

64.0

005.0

S

LTR

donde

L es la longitud del cauce principal, en metros

S es la pendiente del cauce, en %

Tr es el tiempo de retraso en horas

9

2.3.2.- El método del Hidrograma Unitario Triangular

Se determina mediante la formula:

p

e

T

APQ 208.0

Donde

Q gasto pico, en m3/s

Pe lluvia en exceso del intervalo, en mm.

A área de la cuenca, en km2.

Tp tiempo pico, en hr.

En el método del HUT se utiliza la altura de precipitación en exceso calculada por el método

SCS y el tiempo pico calculado con la siguiente fórmula

ccp ttT 6.0 donde

64.0

005.0

S

LTR

TR es el tiempo de retorno, en horas, L es la longitud del cauce principal en metros y S su

pendiente en %.

2.3.3.- Modelo del NRCS TR-55

El Natural Resources Conservation Service (NRCS) propuso este modelo en 1986, es un

método para estimar el gasto máximo de cuencas pequeñas y medianas, que utiliza las

alturas de precipitación de 24 horas de duración y el número de escurrimientos N.

El SCS utiliza tres modelos de distribución de la lluvia. El modelo tipo IA conduce a las

tormentas menos intensas y por el contrario la tipo II. Los modelos II y III son muy

similares. Los tipos I y IA son característicos de los climas marítimos del Pacífico con

inviernos húmedos y veranos secos. La tipo II caracteriza la lluvia de los Estados Unidos

continental, con excepción de la costa del golfo de México, Sur de Florida y Costa Atlántica

donde es aplicable la tipo III con predominio de tormentas tropicales que generan

precipitaciones máximas en 24 horas. Entonces la tormenta tipo III es aplicable a la costa del

golfo de México y al sureste mexicano (Campos, 2010).

El gasto pico según el método TR-55 se determina con la expresión:

AFpPquQ e ***

Donde

qu= gasto pico unitario en m3/s por un cm de lluvia en exceso en km2 de área de cuenca.

10

Pe= precipitación en exceso en centímetros correspondiente a lluvia de 24 horas de duración

y periodo de retorno de diseño, corregida por tamaño de cuenca.

Fp= factor de ajuste por estanques y pantanos en la cuenca. Según el porcentaje de

estanques y pantanos de la cuenca toma los valores siguientes 0%-1, 0.2%-0.97, 1%-0.87,

3%-0.75 y 5%-0.72.

A= área de cuenca en km2.

2.4 Cálculo de parámetros

Los parámetros para calcular los modelos lluvia escurrimiento se determinaron de los

vectores de la carta topográfica INEGI E15D31 escala 1:50,000. En la figura 2 se muestran

las dos subcuencas a las cuales se les determinó la longitud del cauce principal, pendiente

área y tiempo de concentración, obteniendo los siguientes resultados, tabla 5:

Tabla 5.- Parámetros de la cuenca No. de

cuenca Río Área (km

2) Long. de cauce (m) Pendiente

Tiempo de

concentración (hr)

1 Amatán 96.12 23,495.41 0.01249 4.08

2 El escaloncito 24.13 8,672.73 0.2020 0.648

Figura 2.- Cuenca del arroyo El escaloncito y del río Amatán

Estructura del puente

Cuenca río Amatán

Cuenca arroyo El

Escaloncito

11

Para aplicar los tres modelos lluvia escurrimiento se determinó el tipo de uso de suelo de las

subcuencas del arroyo El Escaloncito y el río Amatán de la carta de vegetación 2006

calculada por INEGI a escala 1:250,000. En la figura 3 y tabla 6 se muestran los resultados.

Figura 3.- Usos de suelo de la cuenca del arroyo El Escaloncito y el río Amatán

Tabla 6.- Tipos de uso de suelo y su valor correspondiente de N de la curva de

escurrimiento, se considero un suelo tipo A (Campos, 2010) SUBCUENCA DEL RÍO AMATÁN

Uso de suelo Área (km2) N

Zona agrícola abierta, pastizal y vegetación secundaria 30.47 39

Asentamiento humano de baja densidad 1.01 59

Selva alta perennifolia perturbada 41.14 56

Selva alta perennifolia conservada 22.31 26

Cuerpo de agua 1.19 80

ÁREA TOTAL Y N PONDERADA = 96.12 44

SUBCUENCA DEL ARROYO EL ESCALONCITO

Uso de suelo Área (km2) N

Zona agrícola abierta, pastizal y vegetación secundaria 11.23 39

Asentamiento humano de baja densidad 1.61 59

Bosque mesófilo de montaña 6.40 56

Selva alta perennifolia perturbada 4.89 26

ÁREA TOTAL Y N PONDERADA = 24.13 42

12

2.5- Resultados hidrológicos

Aplicados los cuatro modelos lluvia escurrimiento y con los parámetros de las cuencas se

obtuvieron los siguientes resultados de los gastos de diseño para diferentes periodos de

retorno, tabla 7.

Tabla 7.- Gastos (m3/s) de diseño para los tres modelos lluvia escurrimiento

GASTOS DE LA SUBCUENCA DEL RÍO AMATÁN

Tr(años) CHOW HUT TR-55

2 45.69 126.82 114.90

5 158.58 440.16 502.66

10 177.27 492.04 569.75

20 192.04 533.04 623.04

50 215.63 598.51 708.50

100 243.06 674.65 808.38

200 282.31 783.59 951.97

500 342.23 949.93 1172.33

1000 389.46 1081.03 1346.68

GASTOS DE LA SUBCUENCA DEL ARROYO EL

ESCALONCITO

Tr(años) CHOW HUT TR-55

2 43.74 102.39 60.02

5 161.98 379.19 313.16

10 181.88 425.76 357.30

20 197.64 462.66 392.29

50 222.87 521.72 448.26

100 252.30 590.61 513.44

200 294.53 689.48 606.70

500 359.26 841.00 748.90

1000 410.45 960.83 860.71

En el anexo A se muestran los cálculos hidrológicos.

3.- HIDRÁULICA

3.1.- Aplicación del programa para transitar avenidas HEC-RAS V. 4.1.0

El estudio hidráulico del arroyo, se realizó con el programa HEC-RAS versión 4.1.0,

(creado por el Centro de Ingeniería Hidrológica del Cuerpo de Ingenieros de los E.U.), con

el cual se determinaron los tirantes para los periodos de retorno 2, 5, 10, 20, 50, 100 , 200,

500 y 1000 años como se indica en la tabla 4 sobre las recomendaciones de períodos de

retorno para la estimación del gasto máximo de diseño en las obras hidráulicas (emitida por

CONAGUA). Para la simulación del tramo se consideró un coeficiente de rugosidad de

Manning de 0.040 (Sotelo, 2002) correspondiente a corrientes de montaña, sin vegetación en

el cauce, bordos muy inclinados, árboles y arbustos a lo largo de las márgenes, que quedan

sumergidos durante las inundaciones, donde el fondo es de grava, boleo y cantos rodados,

como se observa en la fotografía 1.

13

Fotografía 1.- Tramo de arroyo donde que muestra el fondo y las márgenes

del cauce

Los gastos utilizados para simular en régimen permanente son los máximos obtenidos, en

este caso corresponden al del método del Hidrograma Unitario Triangular para la cuenca del

arroyo Escaloncito y el método TR-55 para la cuenca del río Amatán, presentados en la tabla

7.

3.2.- Resultados de las simulaciones para diferentes periodos de retorno

En la figura 7 se presenta el NAME para el periodo de retorno de 100 años en la sección

donde se construirá el puente Buena Vista de 40 ml, sobre el buena vista, tramo 0+000 al

3+300, en el municipio de Amatán, Chiapas.

14

0 100 200 300 400 500 600 700290

292

294

296

298

300

302

ELESCALONCITO Plan: Plan 01 21/11/2011 0+000 SECCION PUENTE

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG TR=100

WS TR=100

Crit TR=100

Ground

Levee

Bank Sta

.04

Figura 7.- Sección del puente Buena Vista de 40 ml correspondiente al periodo de retorno de

100 años

Tabla 8.- Parámetros hidráulicos para el periodo de retorno de 100 años de la sección 0+000

donde se construirá el puente Buena Vista.

PARÁMETROS HIDRÁULICOS PARA UN TR DE 100 AÑOS

Seccións Tirante Velocidad Área Hidráulica Ancho de la sup. Libre Núm. de Froude

(m) (m/s) (m) (m) adimensional

Puente 4.68 3.7 159.6 49.5 0.65

Perfil del arroyo donde se construirá puente Buena Vista de 40 ml para periodo de retorno

de 100 años.

En la figura 8 se muestra los perfiles (color azul) para el periodo de retorno de 100 años, así

como el tirante crítico del perfil (en color rojo).

15

0 200 400 600 800 1000275

280

285

290

295

300

305

310

ELESCALONCITO Plan: Plan 01 21/11/2011

Main Channel Dis tance (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG TR=100

WS TR=100

Crit TR=100

Ground

LOB

ROB

Left Levee

Right Levee

Escaloncito PteEscaloncito

Figura 8.- Perfiles del arroyo El Escaloncito donde se construirá el puente Buena Vista para

el periodo de retorno de 100 años

45 41

38 35

31 27

23 19

14

9

6

3


Legend

WS TR=100

Ground

Bank Sta

Levee

Figura 9.- Arroyo El Escaloncito entre los cadenamientos 0+000 y 1+000

Arroyo “s/n”

16

4.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL

El estudio de mecánica de suelos SPM-1, SPM-2 y SPM-3 (LABORATORIO E

INGENIERÍA, S. A. DE C.V., 2011) para el puente Buena Vista, determinó que la

estratigrafía de la sección donde se construirá la estructura, consiste de estratos de arena,

grava, boleos de caliza y limos. Por lo tanto se calculará la socavación general de la sección

con los siguientes métodos:

4.1.- Método de Maza-Álvarez y Echeverría-Alfaro

Estos autores en 1973 determinaron un método (Grajales, 2003) para calcular la socavación

general de manera semejante a la de Lischtvan-Levediev, la fórmula es:

784.0

157.0

365.0

B

Q

h

h

dh d

m

o

m

s

Aplicable a 0.0001 m dm 0.0064 m

Donde:

hs = Tirante que alcanza el fondo ya socavado, en m

dm = Diámetro medio de las partículas, en m

ho = Tirante del agua, en m

hm = Tirante o profundidad media, en m, B

Ahm , A es el área hidráulica, en m

2.

Qd = Gasto de diseño, en m3/s

B = Ancho de la superficie libre, en m

4.2.- Método de Cruickshank-Maza-Álvarez

Los autores en 1973 propusieron para calcular la socavación la siguiente ecuación (Grajales,

2003):

178.1

1

912.1

84

912.0

456.0634.0

84

634.1

58.7

cm

o

e

ds

a

gD

h

h

B

Qh

Si se cuenta con caudales unitarios, la fórmula para valuar la erosión de avenidas es:

178.1

1

912.1

84

912.0

456.0634.0

84

58.7

c

rsa

gDqh

17

El coeficiente ca fue obtenido a partir de los resultados del método de Lischtvan y

Levediev, utilizando los datos del río Paraná y el arroyo Leyes de Argentina, dentro del

rango de las arenas finas y medias y verificados conlos datos del río Magdalena en

Colombia y Mississppi en EUA,

33.204.33

exp2

84

7

84

8

153.0

84

19.0

D

ELnDE

D

qLna r

c

Las ecuaciones anteriores pueden ser utilizadas dentro de los límites,

mDm 50.00001.0 84 y smqsm r

22 705

Donde:



Be = Ancho efectivo de la superficie libre, en m




2

84D = Diámetro de la muestra tal que el 84 % en peso es menor o igual que ese tamaño

g = Aceleración de la gravedad, m/s2

= Densidad relativa de las partículas dentro del agua,

s , adimensional

s , = Peso volumétrico del agua y las partículas de la muestra, en kg/m3

84 = Velocidad de caída de las partículas naturales, en m/s

4.3.- Método a partir de la ecuación de Manning

Esta fórmula tiene la ventaja de tomar en cuenta otras pérdidas hidráulicas adicionales en su

coeficiente de rugosidad n, y no únicamente las pérdidas asociadas a la fricción del fondo y

laderas. La fórmula es:

76

84

5.035

mm

o

e

ds

a

ng

h

h

B

Qh

El coeficiente ma se define como:

2

84

7

84

8

315.0

84

18.0 42.14.187.0exp

D

ELnDE

D

nqLna r

m

Donde:



18

Be = Ancho efectivo de la superficie libre, en m




2

n = Coeficiente de rugosidad de Manning, adimensional



84 = Velocidad de caída de las partículas naturales, en m/s

Las ecuaciones anteriores pueden ser utilizadas dentro de los límites,

mDm 50.00001.0 84 y smqsm r

22 705

4.4.- Primer método de Maza-Grajales

Maza-Grajales en 2003 propusieron la siguiente fórmula (primer método):

161.0

84

72.0

387.0

054.067.2

D

q

ghs

Donde:


= Viscosidad cinemática del agua , en m2/s


s , adimensional



q = Gasto unitario, en m3/s m

Los rangos de aplicación para arenas y gravas

mDm 50.00001.0 84

smq 25

Para arenas gravas y cantos pequeños

mDm 1.00001.0 84

smq 210

Para arenas gravas cantos y boleos

mDm 10001.0 84

smq 220

19

4.5.- Segundo método de Maza-Grajales

Maza-Grajales en 2003 propusieron la siguiente fórmula (segundo método):

18.0

84

32

393.0

12.07.6

D

q

ghs

Donde:


= Viscosidad cinemática del agua , en m2/s


s , adimensional



q = Gasto unitario, en m3/s m

Los rangos de aplicación son

mDm 0.10001.0 84

smq 210

Para arenas gravas y cantos pequeños

mDm 1.00001.0 84

smq 210

Para arenas gravas cantos y boleos

mDm 10001.0 84

smq 220

4.6.- Método de Lischtvan- Levediev

Este método fue propuesto en 1959, para calcular la socavación general (Rodríguez, 2010),

la fórmula es:

z

m

os

d

hh

1

1

28.0

35

68.0

Aplicable a 0.00005 m dm 1.0 m

Donde:

20


dm = Diámetro medio de las partículas, en m


m = Peso específico de la muestra, en g/cm3

m 51.154.0 Coeficiente de corrección por peso específico de la mezcla

=0.0973log(Tr)+0.79 Coeficiente por período de retorno

= Coeficiente de contracción

35

md BhQ Coeficiente de la creciente

2log00891.0log041.0394.0 mm ddz

4.7.- Resultados de los métodos para obtener la socavación general

Es frecuente en los sondeos realizados con los estudios geotécnicos descubrir dos o más

estratos formados de distintos materiales, entonces se dice que la distribución del material

del fondo del cauce es heterogénea, en estos casos la profundidad de erosión se puede

obtener analíticamente por tanteos (Grajales, 2003), como se llevo a cabo en este caso.

La socavación general de la sección se realizó con los tress sondeos SPM-l, SPM-2 y SPM-3

realizado en los estudios geotécnicos (LABORATORIO E INGENIERÍA, S. A. DE C.V.,

2011). Los datos de las secciones se obtuvieron con los estudios topográficos realizados

(ALTA PROYECCIÓN S.A. DE C.V., 2011). En la tabla 9 se presentan los resultados.

Tabla 9.- Socavación general obtenida con los métodos propuestos en el índice SECCIÓN MÉTODOS PROPUESTOS ENEL ÍNDICE

Estaciones Elevación

T.N. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

x y (m) (m) (m) (m) (m) (m)

0.00 297.54 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

2.90 297.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

12.90 296.36 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

19.90 293.68 1.22 0.77 0.72 4.52 4.12 0.06

20.90 291.73 3.11 2.72 2.71 2.57 2.17 0.89

22.90 291.22 3.60 3.30 3.32 2.06 1.66 1.19

25.43 291.00 3.82 3.56 3.59 1.84 1.44 1.32

27.43 290.70 4.11 3.92 3.97 1.54 1.14 1.51

32.90 290.48 4.32 4.18 4.25 1.32 0.92 1.65

40.54 290.35 4.44 4.34 4.42 1.19 0.79 1.74

52.90 290.26 4.53 4.45 4.53 1.10 0.70 1.80

53.44 290.58 4.22 4.06 4.12 1.42 1.02 1.59

53.64 290.70 4.11 3.92 3.97 1.54 1.14 1.51

55.43 293.68 1.22 0.77 0.72 4.52 4.12 0.06

62.90 294.59 0.34 0.12 0.09 0.00 0.00 0.00

72.90 295.89 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

En el anexo A se presentan las figuras de cada uno de los métodos calculados.

21

5.- CÁLCULO DE LA SOCAVACIÓN LOCAL EN ESTRIBOS

5.1.- Método de Liu y Alia

La ecuación utilizada en este método es el resultado del análisis dimensional y estudios de

laboratorio, en condiciones de transporte continuo de sedimentos:

33.0

4.0

0

0 15.2 FrY

bYDs

Donde:

Ds = Tirante de socavación de equilibrio, medido a partir de la superficie libre del agua, en

m

ds = Tirante de socavación, medido a partir del nivel del lecho del fondo, en m

Y0 = Tirante del agua, en m

Fr = Número de fraude del flujo, adimensional

V0 = Velocidad media del flujo aguas arriba, en m/s b = Ancho del estribo, en m

5.2.- Método de Artamanov

Este método permite calcular no sólo la profundidad de socavación al pie de estribos sino

además al pie de espigones.

La fórmula calcula el tirante del agua incluyendo la profundidad de socavación al pie de un

estribo.

0HPPPD Rqs

Donde

Ds = Tirante de socavación de equilibrio, medido a partir de la superficie libre del agua, en

m

qP = Coeficiente que depende de la relación Q1/Q, con Q1, gasto que teóricamente pasaría

por el lugar ocupado por el estribo si éste no existiera, y Q, el gasto total que escurre por el

río (cuadro 2.16, Rodríguez, 2010)

Para su determinación, puede utilizarse la siguiente expresión:

2

11 0238.455238.64675.1

Q

Q

Q

QPq

P = Coeficiente que depende del eje del puente con la dirección del flujo (cuadro 2.16,

Rodríguez, 2010)

22

RP = Coeficiente que depende del talud de los espigones (cuadro 2.16, Rodríguez, 2010)

0H = Tirante de agua en el sitio junto al estribo, en m

5.3.- Método de Froehlich

Froehlich analizó y midió la socavación por agua clara para 170 casos de lecho activo en canales

de laboratorio y mediante un análisis de regresión, esta ecuación es utilizada por el HEC-RAS,

obtuvo la siguiente expresión:

1'

27.2 61.0

4.0

21

Fr

y

aKK

y

y

aa

s

ys = Profundidad de socavación, en m

ya = Tirante medio del flujo en la planicie de inundación, en m

K1 = factor de corrección por forma del estribo (cuadro 2.17, Rodríguez, 2010)

K2 = Factor de corrección por el ángulo de llegada del flujo contra el talud del estribo

a’= Longitud del estribo perpendicular al flujo, en m

Fr = Número de Froude del flujo aguas arriba del estribo

5.4.- Método de Hire

Esta ecuación fue obtenida a partir de los datos de campo de socavaciones medidas sobre la

punta de espigones en el río Mississipi y también es utilizada por el HEC-RAS para socavación

local.

33.0

12

4.0

11

55.04 FrK

Kyys

Donde

ys = Profundidad de socavación, en pies

y1 = Tirante del agua en el talud del estribo en el cauce principal, en m

K1 = factor de corrección por el perfil del estribo (cuadro 2.17, Rodríguez, 2010)

K2 = Factor de corrección por el ángulo de llegada del flujo contra el talud del estribo

Fr = Número de Froude del flujo aguas arriba del estribo

23

5.5.- Resultados de los métodos para obtener la socavación local

La socavación local de un puente con estribos verticales se realizó con los datos de las

secciones se obtuvieron con los estudios topográficos realizados (ALTA PROYECCIÓN

S.A. DE C.V., 2011). Los datos hidráulicos se obtuvieron de los estudios hidrológicos. En la

tabla 10 se presentan los resultados.

Tabla 10.- Resultados de la socavación local al pie de estribos

Método Socavación local al pie del estribo

(m)

5.1.- Método de Liu y Alia 6.259

5.2.- Método de Artamanov 2.188

5.3.- Método de Froelhlich 6.681

5.4.- Método de Hire 5.732

24

6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se realizó un análisis hidrológico e hidráulico en el tramo donde se construirá el puente Buena

Vista de 40 ml, sobre el Buena Vista, tramo 0+000 al 3+300, en el municipio de Amatán,

Chiapas.

En la cuenca se obtuvieron las precipitaciones de 20 años de registro de la estación

climatológica (007186) Finca Escalón, Amatán, localizada en las coordenadas longitud 92o

49’ 56.8” y latitud 17o 21’ 0.0”, es la estación más cercana a la obra y se encuentra a una

distancia en línea recta de 0.513 km, ajustando los datos máximos anuales en 24 horas a

diferentes funciones de distribución de probabilidades, la que resultó con el mejor ajuste fue la

función Doble Gumbel, las precipitaciones de diseño fueron determinadas para diferentes

periodos de retorno 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 y 1000 años. Posteriormente se obtuvieron

los gastos de diseño con tres modelos lluvia escurrimiento, el método de Chow, el Hidrograma

Unitario Triangular, el modelo TR-55. Las características geomorfológicas de la cuenca, como;

el área, longitud y pendiente se calcularon con el plano INEGI digitalizados 1:50,000, E15D31.

Una vez obtenidos los gastos de diseño según la Norma Hidrológica del periodo de retorno de

las crecientes de diseño emitido por la Comisión Nacional del Agua y con las secciones

topográficas se utilizó el programa HEC-RAS versión 4.1.0 en régimen permanente, con el cual

se obtuvieron los tirantes de agua alcanzados (NAME) para los gastos con Tr= 2, 5, 10, 20, 50,

100, 200, 500 y 1000 años. Los gastos de diseño con los cuales se simuló fueron los obtenidos

con el Hidrograma Unitario Triangular, ya que es el que presenta los gastos mayores,

proporcionando seguridad en el diseño de la estructura.

Se observa que los tirantes para un periodo de retorno de 100 años (NAME) no

sobrepasan el nivel de la margen izquierda y derecha es decir, no se desborda la sección

donde se construirá la estructura. El NAME para un periodo de retornote 100 años se

encuentra a 293.68 m.

Los estribos o pilas del puente no deben reducir la sección del cauce. El tipo de régimen de

flujo es subcrítico en la sección del puente con velocidades de 3.7 m/s.

El galibo es de 1.0 m y la cota de la rasante se ubica en 298.50 msnm.

De acuerdo a los estudios geotécnicos realizados in situ, en el SPM-1, SPM-2 y SPM-3 se

encontró que la estratigrafía corresponde a estratos de arena, grava, boleos de caliza y limos

de profundidades variables, con mayor proporción de finos, pero para proporcionar un factor

de seguridad en el diseño, se aplicaron métodos para cauces con fondo constituidos por

materiales no cohesivos, para conocer la socavación general. En la tabla 9 del capítulo 4.7.-

se presentan los resultados de la socavación general de la sección donde se ubicara la

estructura y en la tabla 10 del subcapítulo 5.5.-se presentan los resultados de la socavación

local en estribos aplicando los seis métodos propuestos. Para determinar la profundidad de

erosión total que ocurriría en la sección del cauce cuando el puente estuviera construido,

se suma la erosión general más la local, por lo tanto se recomienda sumar la profundidad

de erosión máxima de cada tipo de erosión, es decir, para la socavación general 1.80 m

(4.6.- Método de Lischtvan-Levedievo) y para la socavación local una profundidad de

2.188 m (523.- Método de Artamanov), siendo la socavación total 3.988 m, se recomienda

cimentar a la profundidad de 8.00 m.

25

BIBLIOGRAFÍA

ALTA PROYECCIÓN S.A. DE C.V., “Estudios topográficos”, 2011

Aparicio Mijares F. J.,“Fundamentos de hidrología de superficie”, Editorial Limusa, 1994.

Breña Puyol, A. F., “Manual de hidrología urbana”, Universidad Autónoma Metropolitana,

2003.

Campos Aranda, D. F., “Estimación y aprovechamiento del escurrimiento”, Universidad

Autónoma de san Luis Potosí, 2007.

Campos Aranda, D. F., “Introducción la hidrología Urbana” Universidad Autónoma de

San Luis Potosí, 2010.

“Evaluating Scour at Bridges” HEC-18. Third Edition, November 1995.

“Extractor Rápido de Información Climatológica, ERIC III Vol. 2”, Instituto Mexicano de

Tecnología del Agua, IMTA. 2008.

Grajales López, J.A., “Estudio sobre la erosión de avenidas en cauces arenosos”, (2003) Tesis

de Maestría presentada en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

Guía técnica para realizar el levantamiento topográfico, estudio hidrológico e hidráulico,

análisis de socavación para obras de cruces en cauces naturales. Organismo de Cuenca

Frontera Sur, Dirección Técnica. Jefatura de Proyectos de aguas superficiales e ingeniería de

ríos, 2011.

Fuentes Mariles, O. A. “Estudio hidrológico para obras de protección” Capitulo 3 del

manual de Ingeniería de ríos, Series Instituto de Ingeniería de la UNAM, 1999.

Guichard Romero, D. R. “Regionalización de lluvias y escurrimientos en la cuenca del Alto

Grijalva” (1998) Tesis de Maestría presentada en la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

Jiménez Espinosa, M., “Programa AX.EXE “, CENAPRED, Facultad de Ingeniería de la

UNAM, 1997.

LABORATORIO E INGENIERÍA, S. A. DE C.V “Estudios geotécnicos “, 2011

Les Hamill, “Bridge Hydraulics”, E & FN SPON, 1999

Martín Vide, J. P., “Ingeniería de ríos”, Universidad Politécnica de Cataluña, Alfaomega

Editores. 2005.

Maza Álvarez, J. A., “Erosión en ríos” Manual de Ingeniería de ríos Capitulo 13, CONAGUA,

1996.

Normativa para la infraestructura del transporte.- N-PRY-CAR-1-06-001; N-PRY-

CAR-1-06-002; N-PRY-CAR-1-06-003; N-PRY-CAR-1-06-004; N-PRY-CAR-1-06-005;

N-PRY-CAR-1-06-006; M-PRY-CAR-1-06-003; M-PRY-CAR-1-06-004; M-PRY-CAR-1-

06-005; Secretaría de Comunicaciones Transportes.

26

Rodríguez Díaz, H. A., “Hidráulica Fluvial, Fundamentos y Aplicaciones SOCAVACIÓN”

Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería, Enero 2010.

Sotelo Ávila, G.,“Hidráulica de canales”, Facultad de Ingeniería de la UNAM, 2002.

Springal Galindo, R. “Hidrología, primera parte” Series Instituto de Ingeniería UNAM. D-7,

1970.

Ven Te Chow ,“Hidrología aplicada” Editorial Mac Graw Hill, 2000.

Yang, C. T, “Erosion and Sedimentation Manual” U.S. Department of the Interior Bureau of

Reclamation, Sedimentation and River Hydraulics Group, Denver Colorado, November 2006.

27

ANEXO A.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS, HIDRÁULICOS Y DE SOCAVACIÓN

GENERAL Y LOCAL.

A.1.1.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA LA SUBCUENCA DEL RÍO AMATÁN

Área de cuenca A = 96.12 km2

Número de escurrimiento N = 44 adimensional

Longitud del cauce L= 23495.4069 m

Pendiente del cauce S= 0.012487257 adimencional

Tiempo de concentración Tc = 4.078 hr

Tiempo de retraso Tr= 2.45 hr

Duraciòn en exceso de= 4.04 hr

Tiempo pico Tp = 4.47 hr

Tiempo base Tb= 11.92 hr

2 175.60 28.35 0.16 126.82

5 298.85 98.39 0.33 440.16

10 316.06 109.98 0.35 492.04

20 329.33 119.15 0.36 533.04

50 350.00 133.78 0.38 598.51

100 373.37 150.80 0.40 674.65

200 405.79 175.15 0.43 783.59

500 453.51 212.33 0.47 949.93

1000 489.96 241.64 0.49 1081.03

METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR

Ce Qmax HUTPrecipitacionTr P máx efectiva (mm)




Pendiente del cauce S= 0.0125 adimensional






de/tr = 0.32 adimensional

Z1 = 0.2428

Z= 0.24

2 175.60 28.35 0.16 45.69

5 298.85 98.39 0.33 158.58

10 316.06 109.98 0.35 177.27

20 329.33 119.15 0.36 192.04

50 350.00 133.78 0.38 215.63

100 373.37 150.80 0.40 243.06

200 405.79 175.15 0.43 282.31

500 453.51 212.33 0.47 342.23

1000 489.96 241.64 0.49 389.46

METODO DE CHOW

Ce Qmax PrecipitacionTr P máx efectiva (mm)

28

MÉTODO TR-55

Área de cuenca 96.115 km2

Longitud del cauce 23495.41 m

Pendiente del cauce 0.0125 adimensional

Número de escurrimiento 44.00 adimensional

Tiempo de retraso 12.88 hr

Tiempo de concentración ponderado4.0776 hr

Duración en exceso 4.04 hr

Fp= 1

Tr Precipitación S (mm) Ia (mm) FRA Pc (mm) Pe (mm) Ia/Pc c0 c1 c2 log(qu) qu Qmáx (m3/s)

2 175.60 323.27 64.65 0.9610 168.75 25.36 0.383 2.3246 -0.4753 -0.1147 -0.32658 0.47143 114.90

5 298.85 323.27 64.65 0.9610 287.20 90.74 0.225 2.4409 -0.5280 -0.1475 -0.23931 0.57635 502.66

10 316.06 323.27 64.65 0.9610 303.74 101.65 0.213 2.4464 -0.5291 -0.1499 -0.23420 0.58318 569.75

20 329.33 323.27 64.65 0.9610 316.49 110.28 0.204 2.4499 -0.5295 -0.1516 -0.23077 0.58780 623.04

50 350.00 323.27 64.65 0.9610 336.36 124.08 0.192 2.4545 -0.5299 -0.1539 -0.22614 0.59410 708.50

100 373.37 323.27 64.65 0.9610 358.81 140.15 0.180 2.4585 -0.5298 -0.1562 -0.22175 0.60013 808.38

200 405.79 323.27 64.65 0.9610 389.97 163.17 0.166 2.4628 -0.5291 -0.1589 -0.21681 0.60700 951.97

500 453.51 323.27 64.65 0.9610 435.83 198.39 0.148 2.4669 -0.5275 -0.1621 -0.21126 0.61480 1172.33

1000 489.96 323.27 64.65 0.9610 470.86 226.19 0.137 2.4691 -0.5261 -0.1641 -0.20801 0.61943 1346.68

A.1.2.- CÁLCULOS HIDROLÓGICOS PARA LA SUBCUENCA DEL ARROYO EL

ESCALONCITO




Pendiente del cauce S= 0.201968369 adimencional






2 175.60 24.37 0.14 102.39

5 298.85 90.26 0.30 379.19

10 316.06 101.35 0.32 425.76

20 329.33 110.13 0.33 462.66

50 350.00 124.19 0.35 521.72

100 373.37 140.59 0.38 590.61

200 405.79 164.12 0.40 689.48

500 453.51 200.19 0.44 841.00

1000 489.96 228.71 0.47 960.83

METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO TRIANGULAR

Ce Qmax HUTPrecipitacionTr P máx efectiva (mm)

29




Pendiente del cauce S= 0.2020 adimensional






de/tr = 0.58 adimensional

Z1 = 0.4212

Z= 0.43

2 175.60 24.37 0.14 43.74

5 298.85 90.26 0.30 161.98

10 316.06 101.35 0.32 181.88

20 329.33 110.13 0.33 197.64

50 350.00 124.19 0.35 222.87

100 373.37 140.59 0.38 252.30

200 405.79 164.12 0.40 294.53

500 453.51 200.19 0.44 359.26

1000 489.96 228.71 0.47 410.45

METODO DE CHOW

Ce Qmax PrecipitacionTr P máx efectiva (mm)

MÉTODO TR-55

Área de cuenca 24.133 km2

Longitud del cauce 8672.73 m

Pendiente del cauce 0.2020 adimensional

Número de escurrimiento 42.00 adimensional

Tiempo de retraso 2.79 hr

Tiempo de concentración ponderado0.6482 hr

Duración en exceso 1.61 hr

Fp= 1

Tr Precipitación S (mm) Ia (mm) FRA Pc (mm) Pe (mm) Ia/Pc c0 c1 c2 log(qu) qu Qmáx (m3/s)

2 175.60 350.76 70.15 0.9881 173.51 23.52 0.404 2.3027 -0.4627 -0.1100 0.02421 1.05732 60.02

5 298.85 350.76 70.15 0.9881 295.29 88.01 0.238 2.4348 -0.5265 -0.1451 0.16862 1.47442 313.16

10 316.06 350.76 70.15 0.9881 312.29 98.89 0.225 2.4411 -0.5280 -0.1476 0.17528 1.49719 357.30

20 329.33 350.76 70.15 0.9881 325.41 107.51 0.216 2.4452 -0.5289 -0.1494 0.17954 1.51197 392.29

50 350.00 350.76 70.15 0.9881 345.83 121.32 0.203 2.4505 -0.5296 -0.1519 0.18500 1.53109 448.26

100 373.37 350.76 70.15 0.9881 368.92 137.43 0.190 2.4552 -0.5299 -0.1543 0.18981 1.54814 513.44

200 405.79 350.76 70.15 0.9881 400.96 160.56 0.175 2.4602 -0.5296 -0.1572 0.19474 1.56581 606.70

500 453.51 350.76 70.15 0.9881 448.11 196.03 0.157 2.4651 -0.5284 -0.1606 0.19950 1.58306 748.90

1000 489.96 350.76 70.15 0.9881 484.12 224.09 0.145 2.4676 -0.5271 -0.1628 0.20182 1.59156 860.71

30

A.2.- CÁLCULOS HIDRÁULICOS

Tabla A-1 Parámetros hidráulicos sin puente para un Tr de 100 años del tramo del arroyo “s/n”

Sección Elev. mín Elev. Sup. agua

Tirante

crítico

Línea

de

energía

Tirante Velocidad Área Anch. Sup. Libre Núm. Froude

----- m m m m m m/s m2 m -----

0+480 300.57 303.12 303.68 305.3 2.55 6.53 90.39 40 1.39

0+460 300.22 303.46 303.46 304.86 3.24 5.25 112.6 40 1

0+440 299.81 302.99 303.15 304.58 3.18 5.58 105.75 39.49 1.09

0+420 299.29 301.98 302.53 304.15 2.69 6.53 90.49 40 1.39

0+400 298.78 301.34 301.96 303.63 2.56 6.71 88.06 40 1.44

0+380 298.23 301.58 301.64 303.04 3.35 5.35 110.41 40 1.03

0+360 297.65 300.49 301.03 302.63 2.84 6.48 91.17 40 1.37

0+340 297.06 299.96 300.51 302.13 2.9 6.53 90.46 40 1.39

0+320 296.51 299.73 300.1 301.59 3.22 6.05 97.69 40 1.23

0+300 296.13 299.27 299.67 301.18 3.14 6.12 96.52 40 1.26

0+280 295.87 298.85 299.24 300.76 2.98 6.12 96.48 40 1.26

0+260 295.79 298.65 298.87 300.31 2.86 5.7 103.53 40 1.13

0+240 295.41 298.22 298.5 299.95 2.81 5.83 101.24 40 1.17

0+220 294.97 297.76 298.1 299.57 2.79 5.96 99.06 40 1.21

0+200 294.4 297 297.52 299.11 2.6 6.44 91.75 40 1.36

0+180 293.39 297.65 297.06 298.61 4.26 4.33 136.33 40 0.75

0+160 292.85 297.58 298.45 4.73 4.13 143.11 40 0.7

0+140 292.69 297.11 296.83 298.27 4.42 4.78 123.61 40 0.87

0+120 292.38 296.61 296.61 298.03 4.23 5.29 111.68 39.31 1

0+100 291.95 295.33 295.94 297.62 3.38 6.71 88.03 33.23 1.32

0+080 291.12 294.89 295.61 297.22 3.77 6.77 87.28 28.16 1.23

0+060 291.39 295.31 295.29 296.92 3.92 5.63 104.95 32.17 0.99

0+040 290.65 295.81 296.51 5.16 3.72 158.67 40 0.6

0+020 290.66 295.52 296.4 4.86 4.15 142.46 40 0.7

0+000 290.66 294.77 294.77 296.18 4.11 5.25 112.41 40 1

SECCIÓN

PUENTE 290.26 293.68 293.76 295.64 4.68 3.7 159.6 49.01 0.65

0+020 289.62 294.92 295.53 5.3 3.46 170.68 40 0.53

0+040 289.28 294.83 295.46 5.55 3.51 168.15 40 0.55

0+060 288.34 294.85 295.38 6.51 3.23 183.03 36.11 0.46

0+080 288.13 294.85 295.31 6.72 3.03 195.08 36.31 0.42

0+100 287.56 294.84 295.26 7.28 2.9 203.67 36.58 0.39

0+120 287.15 294.66 295.2 7.51 3.26 181.25 40 0.49

0+140 286.42 294.75 295.11 8.33 2.67 303.17 40 0.31

0+160 286.72 292.7 292.7 294.88 5.98 6.54 123.7 28.48 1

0+180 286.35 291.37 292.1 294.43 5.02 7.75 104.26 29.79 1.32

0+200 285.07 288.25 289.8 293.51 3.18 10.16 79.53 32.15 2.06

0+220 283.64 287.23 288.79 292.39 3.59 10.06 80.36 31.12 2

0+240 282.62 286.75 288.14 291.28 4.13 9.44 85.66 28.73 1.74

0+260 282.46 286.6 287.66 290.24 4.14 8.45 95.62 35.61 1.65

0+280 282.62 286.49 287.26 289.36 3.87 7.5 107.74 40 1.46

0+300 282.44 287.08 287.08 288.81 4.64 5.83 138.68 40 1

31

0+320 281.82 286.19 286.62 288.45 4.37 6.66 121.47 40 1.22

0+340 281.04 285.53 286.1 288.01 4.49 6.98 115.89 40 1.31

0+360 280.42 284.77 285.48 287.5 4.35 7.32 110.5 39.6 1.4

0+380 279.72 285.17 285.17 286.93 5.45 5.88 137.53 39.17 1

Tabla de resultados de la simulación hidráulica sin puente para un Tr=5 años con gasto de

379.19 m3/s

Sección Elev. mín Elev. Sup.

agua

Elev.

Tirante

crítico

Línea de

energía

Pendiente

S.A. Tirante Velocidad Área

Anch.

Sup.

Libre

Núm.

Froude Régimen

----- msnm msnm msnm m msnm msnm m m/s m2 m ----- -----

0+480 300.57 302.56 302.95 304.14 0.024752 1.99 5.56 68.14 39 1.34 Supercrítico

0+460 300.22 302.68 302.68 303.77 0.013041 2.46 4.63 81.85 38.02 1.01 Crítico

0+440 299.81 302.23 302.36 303.47 0.015551 2.42 4.95 76.66 36.94 1.1 Supercrítico

0+420 299.29 301.38 301.81 303.03 0.026094 2.09 5.71 66.45 38.61 1.39 Supercrítico

0+400 298.78 300.76 301.23 302.49 0.028113 1.98 5.82 65.18 38.97 1.44 Supercrítico

0+380 298.23 300.83 300.87 301.96 0.013486 2.6 4.7 80.74 37.84 1.03 Supercrítico

0+360 297.65 299.82 300.28 301.53 0.026068 2.17 5.8 65.36 36.86 1.39 Supercrítico

0+340 297.06 299.36 299.78 301 0.024819 2.3 5.68 66.76 36.41 1.34 Supercrítico

0+320 296.51 299.17 299.38 300.47 0.019281 2.66 5.05 75.05 40 1.18 Supercrítico

0+300 296.13 298.69 298.95 300.06 0.02107 2.56 5.19 73.13 40 1.22 Supercrítico

0+280 295.87 298.08 298.38 299.62 0.021124 2.21 5.48 69.14 34.28 1.23 Supercrítico

0+260 295.79 298.14 298.14 299.2 0.013773 2.35 4.55 83.35 39.85 1 Crítico

0+240 295.41 297.58 297.78 298.86 0.018852 2.17 5.01 75.64 40 1.16 Supercrítico

0+220 294.97 297.15 297.38 298.47 0.0198 2.18 5.09 74.48 40 1.19 Supercrítico

0+200 294.4 296.38 296.8 297.99 0.025021 1.98 5.64 67.29 37.11 1.34 Supercrítico

0+180 293.39 296.74 296.3 297.47 0.007842 3.35 3.8 99.82 40 0.77 Subcrítico

0+160 292.85 296.66 297.31 0.006389 3.81 3.58 106.05 40 0.7 Subcrítico

0+140 292.69 296.12 295.91 297.11 0.010422 3.43 4.42 85.73 34.84 0.9 Subcrítico

0+120 292.38 295.62 295.62 296.86 0.012936 3.24 4.92 77.01 31.4 1 Crítico

0+100 291.95 294.43 294.96 296.43 0.025316 2.48 6.26 60.55 29.1 1.39 Supercrítico

0+80 291.12 293.88 294.39 295.93 0.024109 2.76 6.35 59.72 26.3 1.34 Supercrítico

0+60 291.39 294.44 294.44 295.67 0.012916 3.05 4.92 77.1 31.25 1 Crítico

0+40 290.65 294.78 293.49 295.28 0.003358 4.13 3.13 121.23 34.52 0.53 Subcrítico

0+20 290.66 294.41 295.16 0.006604 3.75 3.84 98.83 34.5 0.72 Subcrítico

0+000 290.66 293.6 293.6 294.92 0.013212 2.94 5.09 74.47 28.47 1 Crítico

0+000 290.26 292.32 292.93 294.44 0.034169 2.06 6.46 58.69 34.01 1.57 Supercrítico

0+020 289.62 293.24 292.5 293.92 0.005958 3.62 3.66 103.7 36.65 0.69 Subcrítico

0+040 289.28 293.01 293.78 0.006691 3.73 3.89 97.59 34.6 0.74 Subcrítico

0+060 288.34 293.12 293.61 0.003146 4.78 3.08 122.99 33.52 0.51 Subcrítico

0+080 288.13 293.12 293.53 0.002435 4.99 2.82 134.69 33.73 0.45 Subcrítico

0+100 287.56 293.1 293.47 0.002172 5.54 2.67 141.85 34.82 0.42 Subcrítico

0+120 287.15 292.61 293.35 0.009824 5.46 3.81 99.43 38.84 0.76 Subcrítico

0+140 286.42 292.92 293.16 0.001064 6.5 2.19 229.72 40 0.29 Subcrítico

0+160 286.72 291.18 291.18 292.95 0.013367 4.46 5.9 85.18 24.08 1 Crítico

0+180 286.35 290.47 290.91 292.58 0.021825 4.12 6.43 78.13 28.45 1.24 Supercrítico

0+200 285.07 287.5 288.7 291.67 0.06798 2.43 9.04 55.59 31.71 2.18 Supercrítico

0+220 283.64 286.49 287.65 290.34 0.055835 2.85 8.69 57.81 29.79 1.99 Supercrítico

0+240 282.62 285.93 286.92 289.22 0.041247 3.31 8.04 62.55 27.98 1.72 Supercrítico

0+260 282.46 286.12 286.63 288.2 0.026701 3.66 6.39 78.65 35.36 1.37 Supercrítico

0+280 282.62 286.69 286.32 287.65 0.008947 4.07 4.34 115.78 40 0.81 Subcrítico

32

0+300 282.44 286.14 286.14 287.4 0.013669 3.7 4.97 101.13 40 1 Crítico

0+320 281.82 285.34 285.68 287.02 0.021274 3.52 5.75 87.44 40 1.24 Supercrítico

0+340 281.04 284.73 285.16 286.55 0.024405 3.69 5.98 84.01 40 1.32 Supercrítico

0+360 280.42 283.94 284.48 286.01 0.027093 3.52 6.39 78.7 36.77 1.39 Supercrítico

0+380 279.72 284.03 284.11 285.46 0.014682 4.31 5.29 95 36.53 1.05 Supercrítico

Tabla de resultados de la simulación hidráulica con puente para un Tr=100 años con gasto

de 590.61 m3/s


agua

Elev.

Tirante

crítico

Línea de

energía

Pendiente


Anch.

Sup.

Libre

Núm.

Froude Régimen


0+480 300.57 303.12 303.68 305.3 0.024758 2.55 6.53 90.39 40 1.39 Supercrítico

0+460 300.22 303.46 303.46 304.86 0.01214 3.24 5.25 112.6 40 1 Crítico

0+440 299.81 302.99 303.15 304.58 0.014374 3.18 5.58 105.75 39.49 1.09 Supercrítico

0+420 299.29 301.98 302.53 304.15 0.024259 2.69 6.53 90.49 40 1.39 Supercrítico

0+400 298.78 301.34 301.96 303.63 0.026456 2.56 6.71 88.06 40 1.44 Supercrítico

0+380 298.23 301.58 301.64 303.04 0.012794 3.35 5.35 110.41 40 1.03 Supercrítico

0+360 297.65 300.49 301.03 302.63 0.023773 2.84 6.48 91.17 40 1.37 Supercrítico

0+340 297.06 299.96 300.51 302.13 0.02538 2.9 6.53 90.46 40 1.39 Supercrítico

0+320 296.51 299.73 300.1 301.59 0.02011 3.22 6.05 97.69 40 1.23 Supercrítico

0+300 296.13 299.27 299.67 301.18 0.021006 3.14 6.12 96.52 40 1.26 Supercrítico

0+280 295.87 298.85 299.24 300.76 0.02108 2.98 6.12 96.48 40 1.26 Supercrítico

0+260 295.79 298.65 298.87 300.31 0.016795 2.86 5.7 103.53 40 1.13 Supercrítico

0+240 295.41 298.22 298.5 299.95 0.017995 2.81 5.83 101.24 40 1.17 Supercrítico

0+220 294.97 297.76 298.1 299.57 0.019282 2.79 5.96 99.06 40 1.21 Supercrítico

0+200 294.4 297 297.52 299.11 0.024482 2.6 6.44 91.75 40 1.36 Supercrítico

0+180 293.39 297.65 297.06 298.61 0.007102 4.26 4.33 136.33 40 0.75 Subcrítico

0+160 292.85 297.58 298.45 0.00603 4.73 4.13 143.11 40 0.7 Subcrítico

0+140 292.69 297.11 296.83 298.27 0.009298 4.42 4.78 123.61 40 0.87 Subcrítico

0+120 292.38 296.61 296.61 298.03 0.012437 4.23 5.29 111.68 39.31 1 Supercrítico

0+100 291.95 295.33 295.94 297.62 0.021325 3.38 6.71 88.03 33.23 1.32 Supercrítico

0+80 291.12 294.89 295.61 297.22 0.018705 3.77 6.77 87.28 28.16 1.23 Supercrítico

0+60 291.39 295.31 295.29 296.92 0.012241 3.92 5.63 104.95 32.17 0.99 Supercrítico

0+40 290.65 295.81 296.51 0.004144 5.16 3.72 158.67 40 0.6 Subcrítico

0+20 290.66 295.52 294.77 296.4 0.005973 4.86 4.15 142.47 40 0.7 Subcrítico

0+000 290.66 294.77 294.77 296.18 0.012579 4.11 5.25 112.41 40 1 Supercrítico

0+010 290.26 294.95 293.75 295.7 0.004021 4.69 3.83 154.01 49.13 0.61 Subcrítico

BRIDGE

0+000 290.26 294.88 293.75 295.66 0.004268 4.62 3.9 151.28 48.39 0.62 Subcrítico

0+020 289.62 294.92 295.53 0.003357 5.3 3.46 170.68 40 0.53 Subcrítico

0+040 289.28 294.83 295.46 0.0034 5.55 3.51 168.15 40 0.55 Subcrítico

0+060 288.34 294.85 295.38 0.002382 6.51 3.23 183.03 36.11 0.46 Subcrítico

0+080 288.13 294.85 295.31 0.002007 6.72 3.03 195.08 36.31 0.42 Subcrítico

0+100 287.56 294.84 295.26 0.001798 7.28 2.9 203.67 36.58 0.39 Subcrítico

0+120 287.15 294.66 295.2 0.003697 7.51 3.26 181.25 40 0.49 Subcrítico

0+140 286.42 294.75 295.11 0.001195 8.33 2.67 303.17 40 0.31 Crítico

0+160 286.72 292.7 292.7 294.88 0.013662 5.98 6.54 123.7 28.48 1 Supercrítico

0+180 286.35 291.37 292.1 294.43 0.02373 5.02 7.75 104.26 29.79 1.32 Supercrítico

0+200 285.07 288.25 289.8 293.51 0.056705 3.18 10.16 79.53 32.15 2.06 Supercrítico

0+220 283.64 287.23 288.79 292.39 0.052736 3.59 10.06 80.36 31.12 2 Supercrítico

33

0+240 282.62 286.75 288.14 291.28 0.040512 4.13 9.44 85.66 28.73 1.74 Supercrítico

0+260 282.46 286.6 287.66 290.24 0.037219 4.14 8.45 95.62 35.61 1.65 Supercrítico

0+280 282.62 286.49 287.26 289.36 0.029074 3.87 7.5 107.74 40 1.46 Supercrítico

0+300 282.44 287.08 287.08 288.81 0.013025 4.64 5.83 138.68 40 1 Crítico

0+320 281.82 286.19 286.62 288.45 0.019346 4.37 6.66 121.47 40 1.22 Supercrítico

0+340 281.04 285.53 286.1 288.01 0.022646 4.49 6.98 115.89 40 1.31 Supercrítico

0+360 280.42 284.77 285.48 287.5 0.025462 4.35 7.32 110.5 39.6 1.4 Supercrítico

0+380 279.72 285.17 285.17 286.93 0.012555 5.45 5.88 137.53 39.17 1 Crítico

Tabla de resultados de la simulación hidráulica sin puente para un Tr=1000 años con gasto

960.83 de m3/s


agua

Elev.

Tirante

crítico

Línea de

energía

Pendiente


Anch.

Sup.

Libre

Núm.

Froude Régimen


0+480 300.57 303.94 304.76 307.05 0.024743 3.37 7.82 122.9 40 1.42 Supercrítico

0+460 300.22 304.54 304.54 306.48 0.011645 4.32 6.17 155.7 40 1 Crítico

0+440 299.81 304.02 304.24 306.2 0.013693 4.21 6.54 146.89 40 1.09 Supercrítico

0+420 299.29 302.92 303.61 305.79 0.021417 3.63 7.5 128.03 40 1.34 Supercrítico

0+400 298.78 302.23 303.03 305.31 0.024053 3.45 7.79 123.38 40 1.42 Supercrítico

0+380 298.23 302.31 302.72 304.72 0.016152 4.08 6.88 139.75 40 1.17 Supercrítico

0+360 297.65 301.39 302.11 304.3 0.021913 3.74 7.55 127.23 40 1.35 Supercrítico

0+340 297.06 300.83 301.59 303.83 0.02395 3.77 7.67 125.23 40 1.38 Supercrítico

0+320 296.51 300.56 301.18 303.31 0.021091 4.05 7.34 130.89 40 1.3 Supercrítico

0+300 296.13 300.12 300.75 302.88 0.021368 3.99 7.36 130.56 40 1.3 Supercrítico

0+280 295.87 299.72 300.33 302.45 0.021112 3.85 7.33 131.15 40 1.29 Supercrítico

0+260 295.79 299.5 299.95 301.98 0.018055 3.71 6.98 137.73 40 1.2 Supercrítico

0+240 295.41 299.11 299.58 301.62 0.018334 3.7 7.01 136.97 40 1.21 Supercrítico

0+220 294.97 298.66 299.16 301.24 0.019095 3.69 7.11 135.19 40 1.23 Supercrítico

0+200 294.4 297.89 298.59 300.79 0.022903 3.49 7.54 127.37 40 1.35 Supercrítico

0+180 293.39 297.43 298.14 300.33 0.023311 4.04 7.55 127.31 40 1.35 Supercrítico

0+160 292.85 298.8 297.89 300.08 0.006429 5.95 5.01 191.9 40 0.73 Subcrítico

0+140 292.69 298.24 297.91 299.89 0.009329 5.55 5.7 168.67 40 0.89 Subcrítico

0+120 292.38 297.71 297.71 299.65 0.011899 5.33 6.18 155.55 40 1 Crítico

0+100 291.95 296.46 297.11 299.26 0.020404 4.51 7.41 129.66 40 1.31 Supercrítico

0+80 291.12 297.42 296.77 298.86 0.007328 6.3 5.31 180.93 40 0.8 Subcrítico

0+60 291.39 296.91 296.7 298.66 0.010275 5.52 5.86 163.95 40 0.92 Subcrítico

0+40 290.65 297.32 298.3 0.004062 6.67 4.38 219.39 40 0.6 Subcrítico

0+020 290.66 297.07 298.19 0.005182 6.41 4.7 204.41 40 0.66 Subcrítico

0+000 290.66 296.84 298.07 0.00598 6.18 4.93 195.06 40 0.71 Subcrítico

0+000 290.26 297.26 295.13 297.78 0.002751 7 3.2 299.89 74.54 0.51 Subcrítico

0+020 289.62 296.96 297.7 0.002702 7.34 3.81 252.34 40 0.48 Subcrítico

0+040 289.28 296.9 297.65 0.00267 7.62 3.83 250.78 40 0.49 Subcrítico

0+060 288.34 296.89 297.58 0.002354 8.55 3.7 259.95 39.83 0.46 Subcrítico

0+080 288.13 296.88 297.52 0.002055 8.75 3.53 272.05 39.16 0.43 Subcrítico

0+100 287.56 296.87 297.47 0.001889 9.31 3.43 280.17 38.65 0.41 Subcrítico

0+120 287.15 296.74 297.42 0.003047 9.59 3.63 264.45 40 0.45 Subcrítico

0+140 286.42 296.73 297.36 0.001678 10.31 3.52 382.24 40 0.36 Subcrítico

0+160 286.72 294.68 294.68 297.11 0.013424 7.96 6.91 195.01 40 1 Crítico

0+180 286.35 293.38 293.85 296.72 0.016557 7.03 8.1 166.22 32.09 1.14 Supercrítico

0+200 285.07 289.49 291.43 295.9 0.044053 4.42 11.22 120.05 33.03 1.88 Supercrítico

0+220 283.64 288.42 290.43 294.99 0.045958 4.78 11.36 118.56 33.43 1.93 Supercrítico

34

0+240 282.62 288.08 289.91 293.97 0.036475 5.46 10.75 125.28 30.72 1.7 Supercrítico

0+260 282.46 287.52 289.18 293.1 0.040853 5.06 10.47 128.67 36.09 1.77 Supercrítico

0+280 282.62 287.24 288.66 292.11 0.03719 4.62 9.78 137.67 40 1.68 Supercrítico

0+300 282.44 287.78 288.49 291.11 0.020414 5.34 8.09 166.52 40 1.27 Supercrítico

0+320 281.82 287.25 288.02 290.69 0.02093 5.43 8.21 164.09 40 1.29 Supercrítico

0+340 281.04 286.64 287.5 290.23 0.022714 5.6 8.4 160.26 40 1.34 Supercrítico

0+360 280.42 285.88 286.89 289.74 0.024696 5.46 8.69 154.89 40 1.41 Supercrítico

0+380 279.72 286.23 286.6 289.09 0.015419 6.51 7.49 179.92 40 1.13 Supercrítico

Tabla de resultados de la simulación hidráulica con puente para un Tr=1000 años con gasto

de 960.83 m3/s


agua

Elev.

Tirante

crítico

Línea de

energía

Pendiente


Anch.

Sup.

Libre

Núm.

Froude Régimen


0+480 300.57 303.94 304.76 307.05 0.024743 3.37 7.82 122.9 40 1.42 Supercrítico

0+460 300.22 304.54 304.54 306.48 0.011645 4.32 6.17 155.7 40 1 Crítico

0+440 299.81 304.02 304.24 306.2 0.013693 4.21 6.54 146.89 40 1.09 Supercrítico

0+420 299.29 302.92 303.61 305.79 0.021417 3.63 7.5 128.03 40 1.34 Supercrítico

0+400 298.78 302.23 303.03 305.31 0.024053 3.45 7.79 123.38 40 1.42 Supercrítico

0+380 298.23 302.31 302.72 304.72 0.016152 4.08 6.88 139.75 40 1.17 Supercrítico

0+360 297.65 301.39 302.11 304.3 0.021913 3.74 7.55 127.23 40 1.35 Supercrítico

0+340 297.06 300.83 301.59 303.83 0.02395 3.77 7.67 125.23 40 1.38 Supercrítico

0+320 296.51 300.56 301.18 303.31 0.021091 4.05 7.34 130.89 40 1.3 Supercrítico

0+300 296.13 300.12 300.75 302.88 0.021368 3.99 7.36 130.56 40 1.3 Supercrítico

0+280 295.87 299.72 300.33 302.45 0.021112 3.85 7.33 131.15 40 1.29 Supercrítico

0+260 295.79 299.5 299.95 301.98 0.018055 3.71 6.98 137.73 40 1.2 Supercrítico

0+240 295.41 299.11 299.58 301.62 0.018334 3.7 7.01 136.97 40 1.21 Supercrítico

0+220 294.97 298.66 299.16 301.24 0.019095 3.69 7.11 135.19 40 1.23 Supercrítico

0+200 294.4 297.89 298.59 300.79 0.022903 3.49 7.54 127.37 40 1.35 Supercrítico

0+180 293.39 297.43 298.14 300.33 0.023311 4.04 7.55 127.31 40 1.35 Supercrítico

0+160 292.85 298.8 297.89 300.08 0.006429 5.95 5.01 191.9 40 0.73 Subcrítico

0+140 292.69 298.24 297.91 299.89 0.009329 5.55 5.7 168.67 40 0.89 Subcrítico

0+120 292.38 297.71 297.71 299.65 0.011899 5.33 6.18 155.55 40 1 Crítico

0+100 291.95 296.46 297.11 299.26 0.020404 4.51 7.41 129.66 40 1.31 Supercrítico

0+80 291.12 297.5 296.77 298.89 0.006937 6.38 5.22 184.19 40 0.78 Subcrítico

0+60 291.39 297.21 298.73 0.00825 5.82 5.46 176.01 40 0.83 Subcrítico

0+40 290.65 297.53 298.44 0.003634 6.88 4.22 227.62 40 0.56 Subcrítico

0+20 290.66 297.33 298.35 0.004465 6.67 4.48 214.66 40 0.62 Subcrítico

0+000 290.66 297.16 298.25 0.004917 6.5 4.62 207.96 40 0.65 Subcrítico

0+010 290.26 297.33 294.92 298.12 0.002301 7.07 3.94 243.82 75.52 0.5 Subcrítico

BRIDGE 0

0+000 290.26 296.9 294.92 297.81 0.002898 6.64 4.22 227.53 69.39 0.55 Subcrítico

0+020 289.62 296.96 297.7 0.002702 7.34 3.81 252.34 40 0.48 Subcrítico

0+040 289.28 296.9 297.65 0.00267 7.62 3.83 250.78 40 0.49 Subcrítico

0+060 288.34 296.89 297.58 0.002354 8.55 3.7 259.95 39.83 0.46 Subcrítico

0+080 288.13 296.88 297.52 0.002055 8.75 3.53 272.05 39.16 0.43 Subcrítico

0+100 287.56 296.87 297.47 0.001889 9.31 3.43 280.17 38.65 0.41 Subcrítico

0+120 287.15 296.74 297.42 0.003047 9.59 3.63 264.45 40 0.45 Subcrítico

0+140 286.42 296.73 297.36 0.001678 10.31 3.52 382.24 40 0.36 Subcrítico

0+160 286.72 294.68 294.68 297.11 0.013424 7.96 6.91 195.01 40 1 Crítico

0+180 286.35 293.38 293.85 296.72 0.016557 7.03 8.1 166.22 32.09 1.14 Supercrítico

35

0+200 285.07 289.49 291.43 295.9 0.044053 4.42 11.22 120.05 33.03 1.88 Supercrítico

0+220 283.64 288.42 290.43 294.99 0.045958 4.78 11.36 118.56 33.43 1.93 Supercrítico

0+240 282.62 288.08 289.91 293.97 0.036475 5.46 10.75 125.28 30.72 1.7 Supercrítico

0+260 282.46 287.52 289.18 293.1 0.040853 5.06 10.47 128.67 36.09 1.77 Supercrítico

0+280 282.62 287.24 288.66 292.11 0.03719 4.62 9.78 137.67 40 1.68 Supercrítico

0+300 282.44 287.78 288.49 291.11 0.020414 5.34 8.09 166.52 40 1.27 Supercrítico

0+320 281.82 287.25 288.02 290.69 0.02093 5.43 8.21 164.09 40 1.29 Supercrítico

0+340 281.04 286.64 287.5 290.23 0.022714 5.6 8.4 160.26 40 1.34 Supercrítico

0+360 280.42 285.88 286.89 289.74 0.024696 5.46 8.69 154.89 40 1.41 Supercrítico

0+380 279.72 286.23 286.6 289.09 0.015419 6.51 7.49 179.92 40 1.13 Supercrítico

Tabla de resultados de la simulación hidráulica Con puente para un Tr=5 años sin gasto de

379.19 m3/s


agua

Elev.

Tirante crítico

Línea de

energía

Pendiente


Anch.

Sup. Libre

Núm. Froude Régimen


0+480 300.57 302.56 302.95 304.14 0.024752 1.99 5.56 68.14 39 1.34 Supercrítico

0+460 300.22 302.68 302.68 303.77 0.013041 2.46 4.63 81.85 38.02 1.01 Crítico

0+440 299.81 302.23 302.36 303.47 0.015551 2.42 4.95 76.66 36.94 1.1 Supercrítico

0+420 299.29 301.38 301.81 303.03 0.026094 2.09 5.71 66.45 38.61 1.39 Supercrítico

0+400 298.78 300.76 301.23 302.49 0.028113 1.98 5.82 65.18 38.97 1.44 Supercrítico

0+380 298.23 300.83 300.87 301.96 0.013486 2.6 4.7 80.74 37.84 1.03 Supercrítico

0+360 297.65 299.82 300.28 301.53 0.026068 2.17 5.8 65.36 36.86 1.39 Supercrítico

0+340 297.06 299.36 299.78 301 0.024819 2.3 5.68 66.76 36.41 1.34 Supercrítico

0+320 296.51 299.17 299.38 300.47 0.019281 2.66 5.05 75.05 40 1.18 Supercrítico

0+300 296.13 298.69 298.95 300.06 0.02107 2.56 5.19 73.13 40 1.22 Supercrítico

0+280 295.87 298.08 298.38 299.62 0.021124 2.21 5.48 69.14 34.28 1.23 Supercrítico

0+260 295.79 298.14 298.14 299.2 0.013773 2.35 4.55 83.35 39.85 1 Crítico

0+240 295.41 297.58 297.78 298.86 0.018852 2.17 5.01 75.64 40 1.16 Supercrítico

0+220 294.97 297.15 297.38 298.47 0.0198 2.18 5.09 74.48 40 1.19 Supercrítico

0+200 294.4 296.38 296.8 297.99 0.025021 1.98 5.64 67.29 37.11 1.34 Supercrítico

0+180 293.39 296.74 296.3 297.47 0.007842 3.35 3.8 99.82 40 0.77 Subcrítico

0+160 292.85 296.66 297.31 0.006389 3.81 3.58 106.05 40 0.7 Subcrítico

0+140 292.69 296.12 295.91 297.11 0.010422 3.43 4.42 85.73 34.84 0.9 Subcrítico

0+120 292.38 295.62 295.62 296.86 0.012936 3.24 4.92 77.01 31.4 1 Crítico

0+100 291.95 294.43 294.96 296.43 0.025316 2.48 6.26 60.55 29.1 1.39 Supercrítico

0+80 291.12 293.88 294.39 295.93 0.024109 2.76 6.35 59.72 26.3 1.34 Supercrítico

0+60 291.39 294.44 294.44 295.67 0.012916 3.05 4.92 77.1 31.25 1 Crítico

0+40 290.65 294.78 293.49 295.28 0.003358 4.13 3.13 121.23 34.52 0.53 Subcrítico

0+20 290.66 294.41 295.16 0.006604 3.75 3.84 98.83 34.5 0.72 Subcrítico

0+000 290.66 293.6 293.6 294.92 0.013212 2.94 5.09 74.47 28.47 1 Crítico

0+000 290.26 292.32 292.93 294.44 0.034169 2.06 6.46 58.69 34.01 1.57 Supercrítico

0+020 289.62 293.24 292.5 293.92 0.005958 3.62 3.66 103.7 36.65 0.69 Subcrítico

0+040 289.28 293.01 293.78 0.006691 3.73 3.89 97.59 34.6 0.74 Subcrítico

0+060 288.34 293.12 293.61 0.003146 4.78 3.08 122.99 33.52 0.51 Subcrítico

0+080 288.13 293.12 293.53 0.002435 4.99 2.82 134.69 33.73 0.45 Subcrítico

0+100 287.56 293.1 293.47 0.002172 5.54 2.67 141.85 34.82 0.42 Subcrítico

0+120 287.15 292.61 293.35 0.009824 5.46 3.81 99.43 38.84 0.76 Subcrítico

36

0+140 286.42 292.92 293.16 0.001064 6.5 2.19 229.72 40 0.29 Subcrítico

0+160 286.72 291.18 291.18 292.95 0.013367 4.46 5.9 85.18 24.08 1 Crítico

0+180 286.35 290.47 290.91 292.58 0.021825 4.12 6.43 78.13 28.45 1.24 Supercrítico

0+200 285.07 287.5 288.7 291.67 0.06798 2.43 9.04 55.59 31.71 2.18 Supercrítico

0+220 283.64 286.49 287.65 290.34 0.055835 2.85 8.69 57.81 29.79 1.99 Supercrítico

0+240 282.62 285.93 286.92 289.22 0.041247 3.31 8.04 62.55 27.98 1.72 Supercrítico

0+260 282.46 286.12 286.63 288.2 0.026701 3.66 6.39 78.65 35.36 1.37 Supercrítico

0+280 282.62 286.69 286.32 287.65 0.008947 4.07 4.34 115.78 40 0.81 Subcrítico

0+300 282.44 286.14 286.14 287.4 0.013669 3.7 4.97 101.13 40 1 Crítico

0+320 281.82 285.34 285.68 287.02 0.021274 3.52 5.75 87.44 40 1.24 Supercrítico

0+340 281.04 284.73 285.16 286.55 0.024405 3.69 5.98 84.01 40 1.32 Supercrítico

0+360 280.42 283.94 284.48 286.01 0.027093 3.52 6.39 78.7 36.77 1.39 Supercrítico

0+380 279.72 284.03 284.11 285.46 0.014682 4.31 5.29 95 36.53 1.05 Supercrítico

Figura de sección aguas arriba con puente para un Tr= 5, 100 y 1000 años de periodo de

retorno

0 10 20 30 40290

291

292

293

294

295

296

297

298

ELESCALONCITO Plan: Plan 01 02/08/2012 0+000

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

WS TR=1000

WS TR=100

WS TR=5

Ground

Bank Sta

.04

37

Figura de sección con puente para un Tr= 5, 100 y 1000 años de periodo de retorno

Figura de sección aguas abajo con puente para un Tr= 5, 100 y 1000 años de periodo de

retorno

0 20 40 60 80 100290

292

294

296

298

300


Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

WS TR=1000

WS TR=100

WS TR=5

Ground

Ineff

Bank Sta

.04

0 10 20 30 40289

290

291

292

293

294

295

296

297


Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

WS TR=1000

WS TR=100

WS TR=5

Ground

Bank Sta

.04

38

SECCIÓN 0+480 AGUAS ARRIBA DE LA SECCIÓN 0+000 DONDE SE CONSTRUIRÁ

EL PUENTE

0 10 20 30 40300

301

302

303

304

305

306


Station (m)

Ele

vat

ion

(m)

Legend

EG TR=100

Crit TR=100

WS TR=100

Ground

Bank Sta

.04

SECCIÓN 0+380 AGUAS ARRIBA DE LA SECCIÓN 0+000 DONDE SE CONSTRUIRÁ

EL PUENTE

0 10 20 30 40279

280

281

282

283

284

285

286

287


Station (m)

Ele

vat

ion

(m)

Legend

EG TR=100

WS TR=100

Crit TR=100

Ground

Bank Sta

.04

39

A.3.- CÁLCULOS DE SOCAVACIÓN GENERAL

Método de Maza-Álvarez y Echeverría-Alfaro

SOCAVACIÓN GENERAL

280

290

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Estaciones en metros

Ele

vaci

on

es m

snm

Elevación T.N.

Socavación

Método de Cruckshank-Maza-Álvarez

SOCAVACIÓN GENERAL

280

285

290

295

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


Alt

ura

en

msn

m

Elevación T.N.

Socavación

40

Método a partir de la ecuación de Manning

SOCAVACIÓN GENERAL

280

285

290

295

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


Alt

ura

s en

msn

m

Elevación T.N.

Socavación

Primer método de Maza-Grajales

SOCAVACIÓN GENERAL

280

290

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


Ele

va

cio

nes

en

msn

m

Elevación T.N.

41

Segundo método de Maza-Grajales

SOCAVACIÓN GENERAL

280

282

284

286

288

290

292

294

296

298

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


Ele

va

cio

nes

en

msn

m

Elevación T.N. Socavación

Socavación

Método de Lischtvan- Levediev

SOCAVACIÓN GENERAL

286

288

290

292

294

296

298

300

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


Ele

va

cio

nes

msn

m

Elevación T.N.

Socavación

42

A.4.- CÁLCULOS DE SOCAVACIÓN LOCAL EN ESTRIBOS

Método de Liu y Alia para socavación local en estribos

Datos

Y0

4.68 m Tirante del agua medida aguas arriba de la sección del puente

b 9.50 m Ancho del estribo

V0

3.7m

sVelocidad del flujo

g 9.81m

s2

Aceleración de la gravedad

h 4.68 m Tirante de la sección donde se construira el puente

Calculo del número de Froude

FrV

0

g Y0

Fr 0.546

Calculo de la profundidad de socavación medido a nivel de la superficie l ibre del agua

D Y0

2.15b

Y0

0.4

Fr0.33 D 10.939 m

Calculo de la socavación medida desde el nivel del lecho

d D h d 6.259 m

43

Método de Artamanov para socav ación local en estribos

Datos

Q 590.61m

3

sGasto total que escurre por la sección

Q1 0m

3

sGasto que teóricamente pasaría por el lugar ocupado por el estribo

Pq 1.4675 6.55238Q1

Q

4.0238Q1

Q

2

Pq 1.468

Palfa 1 Coeficiente que depende del ángulo que forma el eje de la obra con la dirección

de la corriente

Pr 1 Coeficiente que depende del talud que tiene los lados de la obra

H0

4.68 m Tirante del agua en el sitio junto al estribo

Calculo de la profundidad de socavación medido a nivel de la superficie l ibre del agua

Ds Palfa Pq Pr H0

Ds 6.868 m

Calculo de la socavación medido a nivel del lecho

ds Ds h ds 2.188 m

Método de Froehlich para socavación en estribos

Datos

ya 1.19 m Tirante medio de flujo en la planicie de inundación en las cercanías de

la sección del puente

K1 0.82 Factor de corrección por el perfi l del estribo

K2 1 Factor de corrección del ángulo de l legada del flujo

aprima 9.5 m Longitud del estribo perpendicular al flujo

Fr1V

0

g ya

Fr1 1.083

Calculo de la profundidad de socavación

ys ya 2.27 K1 K2 aprima

ya

0.43

Fr10.61 1 ys 6.681 m

44

Método de Hire para socavación en estribos

Datos

y1 3.85 m Tirante del agua en el fondo del estribo en el canal principal, tomando una

sección justo aguas arriba del puente

K1

0.82 Factor de corrección por el perfi l del estribo

K2

1 Factor de corrección del ángulo de l legada del flujo

Fr 0.546 Número de Froude calculado con la velocidad y el tirante aguas arriba del

estribo

Calculo de la profundidad de socavación

ys1 4 y1K

1

0.55

K2

Fr0.33 ys1 0.3048 5.732 m

Informe Puente Escaloncito

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