GOBIERNOREGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN MARCCARENCCA, UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM. 32+000 DE LA RED VIAL REGIONAL RUTA IC-108: EMP. PE-IS (RIO GRANDE) SAN JACINTO, SANTA ROSA-LA ISLA PARAS HUARACCO-UCUCHIMPANAGRANADO-LIMITE DPATL. AYACUCHO (HUAYANCA) (HACIA PAYLLIHUA)” ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA INDICE 1.0 OBJETIVO ......................................................................................................................... 3 2.0 UBICACIÓN ...........................................................................Error! Bookmark not defined. 3.1 ÁREA DE LA CUENCA (A) ............................................................................................. 14 3.2 PERÍMETRO DE LA CUENCA (P) .................................................................................. 14 3.3 LONGITUD DE LA CUENCA (P) ..................................................................................... 14 3.4 ANCHO MEDIO (B).......................................................................................................... 14 3.5 COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Kc) ......................................................................... 15 3.6 FACTOR DE FORMA (Kf) ............................................................................................... 15 3.7 PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL (S)..................................................................... 16 4.0 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ............................................................................. 16 5.1 INTENSIDAD MÁXIMA DE LLUVIA ....................................Error! Bookmark not defined. 5.1.1 CAUDAL DE DISEÑO ........................................................................................................ 21 5.1.1.1 MÉTODO RACIONAL MODIFICADO ............................................................................. 21 5.1.1.2 MÉTODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO SINTÉTICO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS) ............................................................................................................... 23 7.0 CALCULOS HIDRAULICOS .......................................................Error! Bookmark not defined. 7.1 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DEL PROYECTO ............................................................... 26 7.2 TIRANTE MÁXIMO Y VELOCIDAD .............................................Error! Bookmark not defined. 7.2.1 TIRANTE MÁXIMO Y VELOCIDAD SOBRE EL CAUCE ............................................... 28 8.0 SOCAVACIÓN EN LA ZONA DE ESTUDIO. ......................................................................... 30 8.1 CALCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL ................................................................ 33 8.2 CALCULO DE LA SOCAVACIÓN POR CONTRACCIÓN DE CAUCE .......................... 34 8.2.1 METODO DE SOCAVACIÓN GENERAL ........................................................................... 36 Según Maza la socavación por contracción del cauce se puede evaluar empleando el mismo criterio que para la socavación general: ......................................................... 36 8.2.2 CRITERIO DE MAZA ........................................................................................................... 36 8.2.3 METODO DE LAURSEN MODIFICADO ......................................................................... 37 8.2.4 METODO DE RICHARDSON Y DAVIS ........................................................................... 38 8.2.5 METODO DE KOMURA................................................................................................... 39 8.2.6 METODO DE MICHIUE ....................................................................................................... 40 8.2.7 SELECCIÓN DE SOCAVACIÓN POR CONTRACCIÓN DE CAUCE ................................ 41 PAG.51 GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA, UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE - PALPA - ICA 8.3 CALCULO DE LA SOCAVACIÓN LOCAL EN LOS ESTRIBOS ................................... 41 8.3.1 MÉTODO DE BREUSERS Y RAUDKIVI ......................................................................... 42 8.3.2 MÉTODO DE LIU CHANG Y SKINNER .......................................................................... 44 8.3.3 MÉTODO DE FROEHLICH .............................................................................................. 44 8.3.4. SELECCIÓN POR SOCAVACIÓN LOCALIZADA ............................................................ 45 9.0 OBRAS DE ENCAUZAMIENTO ...................................................................................... 46 9.1 GENERALIDADES .......................................................................................................... 46 9.2 DIAMETRO DE ROCAS PARA ENROCADO ................................................................. 48 9.3 ESTABILIDAD DEL REVESTIMIENTO ........................................................................... 50 10.0 CONCLUSIONES ............................................................................................................. 52 11.0 RECOMENDACIONES .................................................................................................... 53 12.0 ANEXOS .......................................................................................................................... 54 PAG.2 GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA, UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE - PALPA - ICA GORE-ICA 1.0 OBJETIVO 1.1 OBJETIVO GENERAL Realizar el estudio hidrológico de la cuenca del Río Grande a la altura de la progresiva Km. 37+500 de la Red Vial Regional Ruta IC-108: EMP. PE – 1S (Río Grande) – San Jacinto – Santa Rosa – La Isla – Paras – Huaracco – Ucuchimpana – Granado – L. D. Ayacucho (Huayanga) (Hacia Payllihua), en el Distrito de Río Grande - Palpa, dentro del marco de los términos de referencia del Estudio Definitivo de Ingeniería “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA KM. 37+500 RUTA I – C 108 EMP. PE. 1S RIO GRANDE – PALPA – ICA”. 1.2 OBJETIVO ESPECIFICO 2.0 El presente estudio, en el capítulo de Hidrología e Hidráulica Fluvial, persigue establecer las características hidrológicas conforme a lo establecido en el Manual de Diseño de Puentes – DGCF – MTC, a fin de establecer lo siguiente: Estimar la Descarga Máxima de Diseño hasta la ubicación del Proyecto. Modelar el comportamiento hidráulico del río y determinar la sección óptima donde se emplazará la nueva Estructura. Calcular los niveles de socavación máxima general, por contracción y local. Establecer la profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, o desplante de la subestructura. Definir las zonas donde se emplearán obras de protección y/o encauzamiento. Otras recomendaciones pertinentes. UBICACION La Cuenca del Río Grande, a partir de la ubicación del puente, se encuentra localizada entre las siguientes coordenadas UTM Datum Psad56: Derecho 526702 E Izquierdo - Superior 8481628 N 484685 E Inferior - 8418804 N El Puente proyectado Marccarencca y Accesos, se encuentra ubicado sobre el Río Grande. El área del proyecto se encuentra dentro de los límites del cuadrángulo de Córdova, como unidad morfoestructural le corresponde Llanura Costera la cual está constituida por el espacio entre la Cordillera de la Costa y la Cadena Occidental de los Andes. Es un territorio de morfología accidentada, con altitudes que oscilan entre los 800 a 2800, en esta unidad están comprendidas cadenas de montañas, surcos o depresiones que han sido desarrollados por quebradas, riachuelos y ríos que atraviesan la Cordillera PAG.3 GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA, UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE - PALPA - ICA Occidental y se dirigen hacia el Río Grande para drenar sus aguas en la vertiente del Pacífico. 3.0 DESCRIPCION DE LA CUENCA DE ESTUDIO 3.1 DESCRIPCION DE LA CUENCA DE ESTUDIO Para el concepto de cuenca hidrográfica se tienen varias definiciones. Según Heras (1972), se entiende por cuenca vertiente, o cuenca de drenaje de un río, considerado en un punto dado de su curso, al área limitada por el contorno en el interior del cual el agua precipitada corre por su superficie, se encuentra y pasa por el punto determinado del cauce. La cuenca hidrográfica que da origen al curso natural de agua que intercepta la Red Vial Regional Ruta IC-108: EMP. PE – 1S (Río Grande) – San Jacinto – Santa Rosa – La Isla – Paras – Huaracco – Ucuchimpana – Granado – L. D. Ayacucho (Huayanga) (Hacia Payllihua), en el distrito de Río Grande - Palpa en el Km. 34+700, corresponde al Río Grande, se emplaza en la zona occidental del Perú y pertenece a la Hoya Hidrográfica del Océano Pacífico. Las características principales de una cuenca son: forma, área, perímetro, pendiente, relieve, altitud, red de drenaje, orientación, a lo que es necesario asociar las características del cauce principal como son su longitud y su pendiente. El drenaje de una cuenca es la forma como es evacuada. La rapidez de la evacuación del agua caída sobre una cuenca depende de la pendiente de la cuenca, de la vegetación, de los tipos de suelos así como de su estado de humedad en el momento en que se presenta la lluvia. PAG.4 GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA, UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE - PALPA - ICA IMAGEN 01 – CUENCA HIDROPGRAFICA DE RIO GRANDE A PARTIR DEL PUENTE PROYECTADO EN EL SECTOR DE UCUCHIMPANA. PAG.5 n.200 m.7% del total. con precipitaciones que varían entre 125 y 250 mm y temperaturas estimadas entre 14º y 15º C.Aridas 3400 a 3700 Área Agrícola de Ladera 3400 a 4000 Estepa Espinosa Montano Bajo 2000 a 3200 Montañas Sub . cactus. Pampas Eriazas y Montañas Per . 37+500 RUTA IC-108: EMP. presentándose temperaturas de congelación durante los meses invernales. Que se extiende desde el litoral hasta los 2. cultivadas de tipo alimenticio y de plantas naturales diversas: árboles. ó el 53.730 Km2.2 DESCRIPCION DE LA CUENCA DE ESTUDIO Formaciones Ecológicas Valle Agrícola de Costa 800 a 2200 Área Agrícola de Quebrada 400 a 1800 Lomas 350 a 650 Pampas Eriazas 0 a 2500 Matorral Desértico Montano Bajo Sectores de Uso 0 a 800 Desierto Pre Montano Altitud (m.6 .Húmedas 3800 a 4200 Bosques Residuales 3800 a 4600 Puna o Páramo Estepa Montano Páramo Húmedo Sub Alpino Formación Desierto Pre-Montano.n. PE-IS) RIO GRANDE .PALPA . por el sur este de la misma. Posee dos sectores de uso: Área Agrícola de Quebrada y Piedemonte y Montañas Áridas.s. Lomas. matorrales y gramíneas temporales. La vegetación está constituida por plantas cultivadas de tipo industrial y alimenticio y por plantas naturales de tipo arbóreo y arbustivo.000 y 3. arbustos. ó el 17.900 Km2.n.m. cubriendo una extensión de 1. La vegetación consiste de plantas. Área Agrícola de Quebradas.3% de la superficie total estudiada.s.Áridas 2200 a 3000 Área Agrícola de Quebrada y Piedemonte Montañas áridas 3000 a 3300 Área Agrícola de Ladera y Piedemonte 3000 a 3600 Montañas Semi . Posee cinco sectores de uso: valle Agrícola de Costa. UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM. El clima es árido y templado. PAG. cubriendo un área de 5.3º C.000 metros sobre el nivel del mar por el noroeste de la cuenca y los 2.s.500 m. Presenta un clima per-árido y semi-cálido.. Que se extiende sobre la formación anterior hasta los 3.m.) Montañas Per . Formación Matorral Desértico Montano Bajo. con precipitaciones que oscilan entre escasos milímetros en el valle y 125 mrn en el sector alto y temperaturas medias del orden de los 21.ICA 3.m.áridas.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. Que se extiende sobre la formación anterior y llega hasta una altitud de 3. PAG.3 ASPECTOS GEOMORFOLOGICOS Desde el punto de vista geomorfológico.000 metros por el sureste. Caracterizada por la presencia de pampas tales como Magallanes. PE-IS) RIO GRANDE . están formadas por acumulaciones aluviales provenientes de la erosión de la cordillera andina. los 4. vecinas a las estribaciones cordilleranas.2% del total. El clima es húmedo y frígido. el área en estudio y zonas adyacentes se encuentran afectadas por dos principales geoformas que se describen a continuación. ó sea el 13. con una precipitación promedio anual de 500 mm. presentándose temperaturas de congelación con frecuencia durante los meses de invierno. cubriendo un área de 990 Km2. ó sea el 9. Posee dos sectores de uso: Puna o Páramo y Bosques Residuales. Que es la más alta de las formaciones ecológicas determinadas. Estas pampas. La vegetación está conformada por algunos cultivos de subsistencia y mayormente por gramíneas forra jeras. Cubre una extensión de 1. anuales y una temperatura promedio estimada en 8º C.m. con precipitaciones que fluctúan entre 250 y 300 milímetros y con una temperatura promedio estimada en 10°C.ICA Formación Estepa Espinosa Montano Bajo..s.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. Formación Estepa Montano. La vegetación está constituida por plantas cultivadas de tipo alimenticio y por plantas naturales variadas: arbustos. Que se extiende entre la formación anterior y el nivel altitudinal que oscila entre 3. Posee dos sectores de uso: Área Agrícola de Ladera y Piedemonte y Montañas Semiáridas. La vegetación en su totalidad es natural y comprende gramíneas forrajeras y bosques residuales de quinuar y quishuar.600 m.800 metros por el lado noroeste y. que incluye frecuentes heladas durante el año.400 m. siendo las temperaturas de congelación frecuentes duran te todo el año. por el lado noroeste y 3.9% del total. 37+500 RUTA IC-108: EMP. El clima es semi-árido y templado. cactus. cubriendo un área de 630 Km2 ó el 5. se extiende una faja con un ancho promedio de 60 Km.PALPA . Penillanura de la Costa. El clima es sub-húmedo y frio. hasta la divisoria cordillerana de la cuenca (4.7 . malezas y gramíneas forrajeras. Formación Páramo Húmedo Sub-Alpino. Posee dos sectores de uso: Área Agrícola de Ladera y Montañias Subhúmedas. estando comprendida entre los 3.500 Km2. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. Entre la zona de la Cordillera de la Costa y las Estribaciones Andinas. por el lado sureste de la cuenca.000 m. y una temperatura promedio de 4º C.8% del total. con precipitaciones que fluctúan entre 300 y 480 mm.500 metros sobre el nivel del mar).800 a 4.n. 3. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. PE-IS) RIO GRANDE . disectado por numerosas quebradas de paredes ligeramente empinadas y son afluentes del Río Grande que presenta un lineamiento notable de orientación NE-SO. La zona que nos ocupa se encuentra parcialmente en las estribaciones de la Cordillera Occidental de los Andes.8 .4 UNIDADES LITO – ESTRATIGRAFICAS. además rocas correspondientes al Batolito Costero. 3. las cuales se encuentran cubiertas parcialmente por depósitos inconsolidados de origen fluvio-aluvial y coluviales del cuaternario reciente.ICA Estribaciones Andinas. El relieve es abrupto. El área de estudio está comprendida por rocas de faces sedimentarias de las formaciones del Cretáceo inferior y superior.PALPA . Estas unidades lito-estratigráficas se muestran en el siguiente gráfico: Puente Ucuchimpana PAG. teniendo variables que van de tonalita a monzogranito. Regionalmente presenta pliegues y sobre escurrimientos que afectan a las unidades sedimentarias que conforman la mayor extensión.Superunidad Patap (K-gb). constituida por afloramientos de gabros variables en su composición. morados y verdosos. así como la estabilidad del puente materia del presente estudio.ICA Estratigráfica del Cuadrángulo Geológico De Córdova (Carta 39-M) Con Las Características Lito-Estratigráficas De La Zona En Estudio Batolito de la Costa . Rocas sedimentarias conformadas por grauvacas y sub-grauvacas de colores violáceos. Grupo Yura (Ki-yu). mostrando estratificación cruzada. siendo: Plegamientos. que contienen eventualmente fragmentos de rocas volcánicas de colores semejantes. 37+500 RUTA IC-108: EMP. piroxenos. hornblenda y plagioclasa. Regionalmente los aspectos geológicos estructurales se han dividido en dos unidades tectónicas. segmento Arequipa. a la fecha trabajan como disipadores de la energía hidráulica controlando los procesos de erosión regresiva como marginal. lutitas y calizas. PE-IS) RIO GRANDE . UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. Las calizas de color gris y bituminoso se encuentran en bancos de diferentes espesores. caracterizándose por su naturaleza leucocrática. Rocas plutónicas pertenecientes al Batolito de la Costa. caracterizándose por PAG. Batolito de la Costa – Superunidad Tiabaya (K-gd-t). Estos afloramientos en su mayoría son de naturaleza granodiorítica. compuesta de margas. Estas areniscas se encuentran bien cementadas.9 . Depósitos Fluvio-aluviales. ya que permite evaluar el potencial de peligro y vulnerabilidad. Rocas del tipo sedimentaria. las margas predominan sobre las lutitas. 3. Depósito cuaternario constituido por bloques y rodados gruesos de rocas que genéticamente provienen de formaciones sedimentarias (areniscas) distribuidas en forma caótica así como material heterometrico de clastos redondeados. Formación Portachuelo (Kis-po). El estudio y determinación de las fallas regionales y locales es muy importante. conteniendo olivino.PALPA .5 GEOLOGÍA ESTRUCTURAL O TECTÓNICA. Miembro joven de los componentes del batolito. tipo falla y litológica de origen fluvio-aluvial y coluviales del cuaternario reciente.6 ASPECTOS DE GEOLOGIA ESTRUCTURAL Fallas y Lineamientos Estructuras tipo Falla. etc. en algunos casos con inflexiones que no varían su rumbo general. 3. sino posiblemente es el resultado de un fenómeno cíclico.ICA la mayor presencia de pliegues largos y estrechos. no responden a un solo evento de distensión.PALPA . PE-IS) RIO GRANDE . Su actuar es rápido es el caso de los agentes erosivos como el río. Las areniscas que constituyen todos los afloramientos rocosos de la zona de estudio presentan discontinuidades estructurales (diaclasas y/o fracturas) cuyo espaciamiento es variable. Fallas. derrumbes y deslizamientos. muchos de los agentes erosivos dependen básicamente de la gravedad y son considerados como agentes destructores de relieve. se observa tendencia estructural.10 . Muchas de estas fallas regionalmente presentan saltos cortos y algunos sólo son fracturas siendo su orientación principal NNE-SSO. huaycos. se manifiestan principalmente en la quebrada Rio Grande y corresponden a direcciones preferenciales NE – SO. Los plegamientos tienen una orientación preferencial NW-SE. pues desgastan o en todo caso rellenan las depresiones. asociados con grandes sobre escurrimientos. 37+500 RUTA IC-108: EMP.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. Es de señalar que se han observado aislados fallamientos menores locales en los cortes de carretera. los mismos que no tienen mayor incidencia en la estabilidad de la misma. UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM. Estas fallas en bloque. 3. que estuvo asociado principalmente al levantamiento final de la cordillera andina. Geológicamente se indica lo siguiente: Si este análisis se proyecta a la tendencia de las estructuras y a lo indicado por el mapa de muestreo.7 ASPECTOS DE GEODINAMICA EXTERNA Los agentes externos que han de actuar sobre la estructura se desplazan a favor de la gravedad. PAG. En la margen izquierda y derecha se encontraron dos familias principales de diaclasamiento. Gran poder erosivo. Zonas de acusada pendiente topográfica. como la arena limosa y grava de la margen izquierda. por lo que se deberá considerar el comportamiento del mismo con máximas descargas. Por tanto. El Proceso de desgaste del relieve para luego transportar y finalmente depositar. que pudieran afectar la subestructura del cruce. PAG.. tal como se indico en los procesos geomorfológicos.PALPA . En general. esto se debe principalmente al tipo de roca existente roca grano lítica de montaña. Meteorización ó intemperismo. los sub-tramos que constituyen el entorno al puente proyectado. la ubicación proyectada para el nuevo puente no está propensa a la incidencia de derrumbes. 37+500 RUTA IC-108: EMP. por otro lado los procesos químicos que intervienen principalmente por cambio de temperatura.ICA TORRENTE Cauce definido. transporte y depósito de materiales aluviales. este fenómeno no se produce. tampoco han logrado acelerar el procesos de meteorización de las mismas. cuyo alto grado de confinamiento lo vuelven de muy lenta meteorización. deslizamientos o huaycos. dado que la depresión de la rasante es elevada en relación al nivel de aguas máximas extraordinarias (NAME). debido a la ubicación pre-montañosa del proyecto. Inundaciones. 3. cuyos procesos físicos no son comparables con el tiempo de vida del proyecto.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. a fin de prevenir se formen nuevos relieves por desgaste. Erosión. La zona de interés está conformada geológicamente por las siguientes unidades: Depósitos Cuaternarios (materiales inconsolidados) Están considerados como depósitos cuaternarios todos aquellos sedimentos inconsolidados que se encuentran generalmente cubriendo a la formación Yura conformada por areniscas. Este proceso ha sido identificado en el sector. trayendo como consecuencia la probabilidad de desbordes que tiendan a modificar el cauce. Derrumbes o Deslizamientos.11 . corresponden a estribaciones estables por lo que no son propensos a los derrumbes. pero caudal intermitente. en cuanto a inundaciones. Se presenta en la zona como desagregación. como una muy lenta afectación de las rocas de la margen derecha aguas arriba de la estructura. sobre todo hacia los bordes constituidos por suelos sueltos. los mismos que han sido clasificados en consideración a su origen y sus características físicas y mecánicas. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. deslizamientos etc. PE-IS) RIO GRANDE .8 CARACTERISTICAS GEOLOGICAS LOCALES. pero superficialmente y generalmente conforman laderas de pendientes moderadas a pronunciadas. pero en cortes artificiales. ello por el escaso transporte que han sufrido desde sus orígenes.PALPA . pudiendo aprovecharse como materiales de relleno. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.12 . En taludes naturales.aluviales Son materiales de acarreo fluvial que han sido depositados rellenando las depresiones y/o formando acumulaciones de moderados espesores en las márgenes de las quebradas por presentar un cauce predominantemente cerrado. son de escaso espesor. varían por trechos. son propicios al inicio de desplazamientos. englobados en una matriz areno-limosa y/o limo-arcillosa. son estables. PE-IS) RIO GRANDE . Litológicamente están formadas por conglomerados de bolones y cantos rodados (60 a 80%). con cubiertas vegetales. se han originado por procesos de intemperismo y acción de la gravedad. del tramo. Depósitos fluvio . Depósitos Coluviales Se encuentran cubriendo parcialmente las diferentes laderas de los cerros que conforman ambas márgenes de la quebrada Río Grande. gravas y arenas (20 a 40%). Consiste de una mezcla heterogénea de fragmentos rocosos en una matriz variable. así como los espesores. PAG. tienen poca distancia de transporte en relación a la roca de origen. por lo general. de coloración gris medio. Predominantemente presentan una compacidad de moderada a buena. ello conlleva también que su comportamiento geotécnico sea variable. por cuanto cubren a la totalidad de las diferentes unidades geológicas. pero predominantemente es estable por la considerable presencia de material grueso en su constitución. Estas acumulaciones de detritus fluviales (sedimentos inconsolidados) se presentan en las planicies aluviales de los ríos que son atravesados por la vía. desprovistos de vegetación. los elementos gruesos presentan formas sub-redondeadas a sub-angulosas.ICA En los accesos del puente tiene presencia preponderante. si los fragmentos rocosos (de intrusivas) se encuentran poco meteorizados y/o alterados. El porcentaje de la relación clastos/aglutinantes. Están compuestos por fragmentos angulares del tamaño de cantos y gravas (aisladamente fragmentos mayores). Estos depósitos. siendo sus componentes predominantemente de fragmentos de rocas volcánicas del tipo granodiorita. estando su naturaleza y composición en relación directa a la roca origen.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. 37+500 RUTA IC-108: EMP. 10 CALCULO DE PARAMETROS GEOMORFOLOGICOS DE LA CUENCA La cuenca el Río Grande nace a una altitud de 4400 msnm y está cubierta de abundante vegetación. La quebrada presenta un curso predominantemente recto tanto aguas arriba como abajo y se emplaza de Este a Oeste. 3. Este afloramiento rocoso está presente en ambas márgenes de la quebrada río Grande. con una gradiente de 4 a 6% en la ubicación del actual puente proyectado. La quebrada del Río Grande geomorfológicamente corresponde a la unidad de estribaciones cordilleranas caracterizada por presentar una fisiografía abrupta a semi-abrupta.13 . UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. PE-IS) RIO GRANDE .GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. En la ubicación del puente proyectado la quebrada transcurre en un cauce angosto y abierto. 37+500 RUTA IC-108: EMP. típica en ríos de esta zona del país. 3. con promontorios de laderas con fuertes pendientes. Dentro de las quebradas que aportan directamente sus tributarios tenemos: PAG. de buena estabilidad geotécnica y condiciones de cimentación permisible.PALPA .9 CARACTERISTICAS GEOMORFOLOGICAS LOCALES.ICA Formación Yura (Cretáceo inferior) Consta de rocas sedimentarias conformada principalmente por arenisca con intercalaciones de grauvacas bien cementadas. donde: B: Ancho medio de la cuenca. 3. en Km Reemplazando valores. A: Área de la cuenca.77 70.10. en Km2.4 ANCHO MEDIO (B) Es el resultado de dividir el área de la cuenca.77 Nombre Río Grande 3.1 ÁREA DE LA CUENCA (A) Se ha delimitado y medido la superficie de las cuencas desde el punto de ubicación de los puentes proyectados obteniéndose: Área (km2) 1622.652 Nombre Río Grande 3.2 PERÍMETRO DE LA CUENCA (P) El perímetro o contorno de las cuencas es: Perímetro (km) 200. PE-IS) RIO GRANDE . entre su longitud axial.3 LONGITUD DE LA CUENCA (P) La Longitud de la cuenca es: Longitud (km) 70.10.60 Ancho medio (Km) 22. L: Longitud axial de la cuenca.PALPA .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.99 PAG.60 Nombre Río Grande 3. Su relación es: B A L . en Km. obtenemos: A L Nombre 2) (Km (Km) Río Grande 1622.ICA GORE-ICA El cauce principal de la cuenca del río Grande presenta en general pendientes moderadas.10. A continuación se presentan los principales parámetros para la cuenca del río Grande. sus tributarios muestran pendientes mayores que influyen en la descarga final del río.10.14 . 37+500 RUTA IC-108: EMP. sin embargo. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 405 3. si por el contrario el valor de Kc supera la unidad se trata de una cuenca que tiende a ser alargada. ya que los tiempos de concentración serán iguales para todos los puntos. PAG. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE .60 Kf 0. con su longitud axial (l).ICA GORE-ICA 3.326 De acuerdo a estos resultados las cuencas tienden a responder en forma inmediata ante una precipitación intensa. Si el valor de Kc es igual a la unidad indica que la cuenca tiene forma circular. lo que permite mayor oportunidad de crecientes. La tendencia a mayores caudales de avenida es más acentuada cuanto más próximo es a la unidad es el valor de Kc. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.5 COEFICIENTE DE COMPACIDAD (Kc) Nos indica la relación que existe entre el perímetro de la cuenca y el de un círculo de área similar. en Km2 Reemplazando valores: Nombre Río Grande A (Km2) 1622.6 FACTOR DE FORMA (Kf) Es un factor que relaciona el ancho medio de la cuenca (B).15 .10. en especial la cuenca del río Grande. se expresa mediante la siguiente relación: Kf B l Reemplazando valores. Su relación es: Kc P 2 A Donde: P: Perímetro de la cuenca. en Km A: Área de la cuenca.99 L (Km) 70.77 P (Km) 200.10. tenemos: Nombre Río Grande B (Km) 22.652 Kc 1.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.PALPA . en la costa per-árida y desértica próxima al mar. en metros. además.45 70. en donde se observa que la aridez se adentra y gana altitud. en promedio). hasta alrededor de 500 mm anuales.) de la cuenca está comprendida entre el litoral marino y el nivel altitudinal que oscila entre 2.730 Km2. 1. Los promedios anuales registrados en las estaciones ubicadas en este sector son 2.000 m. Reemplazando valores: Nombre Río Grande ΔH L S (Km) (Km) (%) 3.7 PENDIENTE DEL CAUCE PRINCIPAL (S) Es un factor que influye en la velocidad del escurrimiento superficial. en metros. hacia el lado norte y noreste. en el sector andino que corresponde a los ríos Nazca. por lo que la velocidad de escurrimiento superficial en avenidas será mayor. Su relación es: S H L Donde: Δ H: Diferencia de cotas del cauce principal.500 m. Palpa. Se ha apreciado. en Copara y 83.9 mm. es decir.PALPA .16 . las lluvias ocurren desde niveles altitudinales relativamente bajos. Taruga y Las Trancas. 4.ICA GORE-ICA 3. por el sector noroccidental de la cuenca y 2.10.m.8 mm.4 mm en Palpa. tornándose inclusive algo más intensas. en el sector andino que corresponde a los ríos Ingenio. para todo el sector de Costa. por el sector sur-oriental.8 mm en Majoro. PE-IS) RIO GRANDE .60 4.7 mm. Se determina considerando el desnivel entre el punto más alto del río y el más bajo (Ubicación del puente) dividido entre la longitud de dicho.4 mrn en San Javier.5 mm anuales de lluvia. Grande y Santa Cruz. L: Longitud. un promedio de 19. en Otoca.89 Se observa que la pendiente del cauce principal del río Grande. determinado por lo tanto el tiempo que el agua de lluvia demora en escurrir en los lechos fluviales que forman la red de drenaje. 5. 5. que las lluvias tienden a replegarse hacia zonas más altas por el lado sureste de la cuenca. en cambio. 37+500 RUTA IC-108: EMP.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. estos datos determinan.0 PLUVIOMETRIA APLICADA La precipitación pluvial en la cuenca del rio Grande varía desde escasos milímetros anuales (3.000 m. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. en el Sector de Puna situado por encima de los 4. PAG.n. El área menos lluviosa (5.s. o sea. 600 metros por el sureste de la cuenca.5 mm.n. se distingue otro sector (1. Finalmente.m. deduciéndose por tanto que el promedio de lluvias en esta área debe ser de alrededor de 150 rnm.n. La información pluviométrica que se utilizó. conforme a los registros de la estación de Laramarca (3.17 .216 m. sobre el sector anteriormente descrito y hasta aproximadamente los 4. s.200 m..900 Km2) donde las lluvias son un tanto más abundantes y frecuentes.800 m. se ha encontrado que el Senamhi cuenta con una estación pluviométrica que cubre la cuenca en estudio.) de las mayores precipitaciones pluviales que se registran en la cuenca.650 m. Así se tiene que la estación pluviométrica de Ocaña (2. habiéndose empleado la Estación Cordova por ser la más representativa y/o completa para la cuenca media y superior. por el noroeste a 3.000 m..1 mm anuales. CUADRO N° 01 UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS CERCANAS A LA ZONA DE ESTUDIO Nombre de la Estación Tipo Entidad Operadora CORDOVA MET SENAMHI Ubicación Latitud Sur 14º2’ Longitud Oeste 75º10’ Altitud m. PE-IS) RIO GRANDE .4 mm.000 m por el noroeste de la cuenca y 3.n. Provincia Distrito 3170 HUAYTARA CORDOVA PAG.2 mm. estimándose que su promedio anual debe ser alrededor de los 280 mm. comprendido entre el área descrita y la cota altitudinal que oscila entre 3.mo) permite estimar a través de ellos un total promedio de 145.s. se tiene el área (1.) arroja un promedio anual de 476.500 Km2.050 m. n.s. se aprecia que la precipitación pluvial ha aumentado notablemente. son todos los datos disponibles proporcionados por el Senamhi.s.s. que tiene un promedio anual de 286. por el noroeste de la cuenca y 4.m.667 m.n. Dentro de este sector. la estación de Pampa Galeras (4.. 4. m. la precipitación pluvial aumenta. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.ICA GORE-ICA Encima del área descrita y hasta el nivel altitudinal que oscila. m. y que la estación de Pucuri (2. Durante la fase de recopilación de información y visita a la zona de estudio. 37+500 RUTA IC-108: EMP. entre 3. Esta cifra ha sido calculada en base a los datos de la estación de Córdoba (3. que permitan caracterizar el comportamiento de las descargas máximas..400 m. En el siguiente sector (990 Km2).n. anuales.s.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN La cuenca del río Grande no presenta estaciones de medición de precipitación.) arrojan aproximadamente un total promedio de 162.n. oscilando entre 125 y 250 mm.). según se trate del nivel más bajo o del más alto del área.403 m.PALPA . comprendido entre el área que se acaba de describir y el nivel altitudinal que oscila de 3. por el sureste.) que arrojan un promedio anual de 430 milímetros. En el sector inmediato superior (630 Km2). por el sureste.500 m.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.s.m.m. variando entre 250 y 300 mm. referente a las precipitaciones máximas en 24 horas (mm) y precipitaciones máximas mensuales (mm). 60 33.20 26.73 3.30 40.00 28.50 30.PALPA . en minutos P24h: Precipitación máxima en 24 horas (mm) PAG. Sin embargo.30 51.ICA GORE-ICA VALORES DE PRECIPITACIÓN MAXIMA EN 24 HORAS Año 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Máximo Valores Promedio Característicos Mínimo D. no dispone de registros pluviográficos que permitan obtener las intensidades máximas. Estandar Precipitación Total Diaria Fuente: SENAMHI (mm) 21.2 INTENSIDAD MAXIMA DE LLUVIA La estación Córdova. estas pueden ser determinadas a partir de las lluvias máximas sobre la base del modelo de Dick y Peschke (Guevara 1991).30 31.80 28.40 73.80 23.00 23.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.10 13.10 16. PE-IS) RIO GRANDE .90 19.10 3.30 27.18 .50 30. Este modelo permite calcular la lluvia máxima en función de la precipitación máxima en 24 horas.25 Donde: Pd: Precipitación para una duración determinada (mm) D: Duración.10 21. 37+500 RUTA IC-108: EMP.50 33.00 73.00 14. La expresión es la siguiente: d P P h d 24 1440 0.94 4. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.00 26.70 23.50 34. CUADRO H-2 / PRECIPITACIÓNES MÁXIMAS EN 24 HORAS (mm) . Las curvas de Intensidad – Duración . m. equivalente al tiempo de concentración. en años t: Duración de la precipitación. n: Constantes característicos y particulares de la zona de estudio T: Período de retorno. n. PE-IS) RIO GRANDE . ecuación que representa una relación líneal múltiple : Y = a0 + a1 X1 + a2 X2 Y = Ln (I) a1 = m Donde: a0 = Log K X2 = Ln (t) X1 = Ln (T) a2 = -n Las constantes K.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.442 T I t 0. expresada en minutos. El procedimiento y resultados se muestran en los Cuadros N° H2 al Cuadro N° H4 y en la Figura N° H1. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.ESTACIÓN: CORDOVA PAG.ICA GORE-ICA La intensidad se halla dividiendo la precipitación Pd entre la duración.PALPA .19 . mediante la siguiente relación: I KTm tn …………. 750 0 . obtenemos: 251. 256 ………………. (2) Así usando para el cálculo la serie original y el modelo de Dick y Peschke para estar del lado más conservador tenemos. 37+500 RUTA IC-108: EMP. m. se obtienen a partir de los datos existentes. Reemplazando estas constantes en la ecuación (1).Frecuencia. Aplicando logaritmo neperiano a la ecuación (1): Ln (I) = Ln (K) + m Ln (T) -n Ln (t). (1) Donde: I: Intensidad Máxima (mm/min) K. se han calculado indirectamente. GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.00 50.ESTACIÓN: CORDOVA H-4 / INTENSIDADES MÁXIMAS ORDENADAS (mm/h) .00 Intensidad (mm/hora) 300.PALPA .FRECUENCIA PAG.20 .Duración .Frecuencia 350.00 150. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.ESTACIÓN: CORDOVA Curva Intensidad .1.00 0. PE-IS) RIO GRANDE . 37+500 RUTA IC-108: EMP.00 250.1 – CURVA INTENSIDAD – DURACIÓN .00 100.00 200.00 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Duración en minutos T50 T100 T200 FIG.ICA GORE-ICA CUADRO H-3 / INTENSIDADES MÁXIMAS EN 24 HORAS (mm/h) . 6 Donde: Q: Caudal pico en m3/s. UBICADO GORE-ICA 5. I1: Intensidad en una hora. J: Pendiente del cauce principal. De tal forma que: La fórmula básica del método racional es: Q C * It * A* K 3. T = 100 años.ICA CAUDAL DE DISEÑO Para calcular el caudal de diseño de las estructuras a proyectarse se efectuará la aplicación de modelos que por sus características permitan la determinación adecuada de los caudales extraordinarios para el periodo de tiempo seleccionado.1 MÉTODO RACIONAL MODIFICADO El método racional supone que el caudal máximo es el generado por la lluvia de duración igual al tiempo de concentración de la cuenca.21 . PE-IS) RIO GRANDE . It: Intensidad máxima para cualquier intervalo t en mm/h. 37+500 RUTA IC-108: EMP. tc: Tiempo de concentración en horas. Para el diseño del Puente Vehicular Ucuchimpana se usará un periodo de retorno de 100 años.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. C: Coeficiente de escorrentía. A: Superficie de la cuenca en km2. Tiempo de concentración La fórmula para obtener el tiempo de concentración recomendada es una modificación de la del US Army Corps of Engineers: PAG. L: Longitud del cauce principal en Km. Id: Intensidad máxima diaria para el periodo de retorno deseado.0 EN LA PROGRESIVA KM.PALPA . Así tenemos que de acuerdo a las características de la cuenca y estructura a proyectar aplicaremos para el cálculo del Puente Ucuchimpana se aplicarán los métodos hidráulicos: Método Racional Modificado y del Hidrograma Unitario Sintético del Soil Conservation Service (SCS). 5. K: Coeficiente de uniformidad. 1 t c 0. El resultado es: C Pd P 1 d P P 0 0 Pd P0 23 11 2 Coeficiente de uniformidad El coeficiente de uniformidad K viene dado por la ecuación: K 1 Tc 1.25 T 1. como de la magnitud del aguacero.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.76 Precipitación diaria Para tener en cuenta la no uniformidad espacial de la lluvia. 37+500 RUTA IC-108: EMP.22 .25 J 0.1 280.PALPA .25 c 14 PAG. Este coeficiente tiene por expresión: K 1 LOG( A) 15 Tormenta de diseño La curva intensidad-duración-frecuencia tiene la siguiente expresión: I It I d * 1 I d 280.3 * 0.ICA GORE-ICA L tc 0.3 1 Coeficiente de escorrentía Para obtener el coeficiente de escorrentía. hay que afectarla por un coeficiente de reducción areal si la superficie de la cuenca es mayor de 1 km2. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. de tal forma que el coeficiente de escorrentía depende tanto del parámetro del modelo de infiltración. el método utiliza el modelo de infiltración del Soil Conservation Service. PE-IS) RIO GRANDE . 2 MÉTODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO SINTÉTICO DEL SOIL CONSERVATION SERVICE (SCS) El Soil Conservation Service (1972) desarrolló un método para calcular las abstracciones de la precipitación de una tormenta. Coeficiente de Uniformidad Factor Reductor 13.866 Coeficiente de Escorrentía Descarga de Diseño 3 (m /s) 0.506 Tiempo de Concentración (Hr) Lluvia Areal sobre la cuenca 4. y tiene en cuenta el error introducido en la hipótesis de uniformidad temporal de la precipitación a medida que crece el tamaño de la cuenca.786 Intensidad de Precipitación máxima horaria (mm/h) 64.530 1. Q 0.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.385 L: Longitud del cauce mayor S: Pendiente promedio del cauce mayor PAG. 37+500 RUTA IC-108: EMP.04 5. Método Racional Modificado Cálculo de Caudal T=100 años. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.23 .PALPA .97 * L0.208 * A * Pe Tp Q: Descarga de diseño en m3/seg. Para la tormenta como un todo. por medio de fórmulas empíricas. A: Área de la cuenca en Km2 Pe: Precipitación efectiva (mm) Tp: Tiempo al pico (Hr) Tiempo de Concentración Tc (Hr) Tc 3.77 S 0.159 577.650 0.ICA GORE-ICA Que es función del tiempo de concentración. PE-IS) RIO GRANDE . Consiste en determinar las características fundamentales de un Hidrograma cuando no se tienen datos reales. PE-IS) RIO GRANDE . Se determina del siguiente cuadro. PAG. 37+500 RUTA IC-108: EMP.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.5 * D 0. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.24 .6 * Tc D: Duración de la precipitación efectiva (horas) Máximo potencial de retención (S) S 1000 10 CN CN: Número de la curva.ICA Tiempo al Pico (Tp) T p 0.PALPA . 352 728.405 7.606 3. 37+500 RUTA IC-108: EMP. Tiempo de Concentración Tc (Hr) Tiempo al Pico Tp (Hr) Máximo potencial de retención (S) Precipitación efectiva Pe (mm) Descarga de Diseño (m3/s) 5.PALPA . por ser un dato representativo de la zona de análisis.ICA GORE-ICA Para nuestro caso se tomará un valor de CN= 56.90 m3/seg. PE-IS) RIO GRANDE .08 * S ) 2 Pe ( P 20 .max (T=100 años)= 652. considerar el promedio de caudales del método Racional modificado y Unitario Sintético.32 * S ) Pe: Precipitación máxima diaria (mm) Hidrograma Unitario Sintético Cálculo de Caudal T=100 años. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. Precipitación efectiva Pe (mm) ( P 5.25 .857 7. Q. PAG.76 ELECCION DE CAUDAL Se ha considerado para efectos de representatividad y dada la ausencia de mayores datos puntuales en la zona del proyecto.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. Los estribos se plantean el primero sobre la margen rocosa.1 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DEL PROYECTO El Puente proyectado Ucuchimpana y Accesos. riachuelos que se dirigen hacia el Río Grande para drenar sus aguas en la vertiente del Pacífico. 37+500 RUTA IC-108: EMP. se encuentra ubicado sobre el Río Grande.PALPA . UBICADO GORE-ICA 6. comprendida entre cadenas de montañas.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.0 EN LA PROGRESIVA KM. con surcos o depresiones que han sido desarrollados por quebradas. dentro de los límites del cuadrángulo de Córdova. a una altitud de 960m.. constituidas por material suelto fácilmente erosionable. lo que facilita el desborde del Río hacia las laderas ganadas para la ganadería o agricultura. IMAGEN N°01LA VISTA MUESTRA SECCIÓN TÍPICA HACIA AGUAS ARRIBA DE LA UBICACIÓN DEL PROYECTO. El río en el sector discurre entre zonas agrícolas y la base montañosa con pendientes variables.m.ICA CALCULOS HIDRAULICOS 6. y el segundo sobre lo que constituye el borde del río cuando discurren caudales regulares de avenida.26 . El lugar donde se construirá el proyecto de acuerdo al estudio de preinversión. PAG. PE-IS) RIO GRANDE . ha sido establecido en un sector del río constituido por formaciones de montaña rocosa en el margen derecha y zona agrícola separada por áreas del mismo uso erosionadas por el río en la margen izquierda. En un territorio de morfología accidentada.s. como unidad morfoestructural le corresponde Llanura Costera la cual está constituida por el espacio entre la Cordillera de la Costa y la Cadena Occidental de los Andes.n. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.27 . PAG.PALPA . UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM.ICA IMAGEN N°01 IMAGEN SATELITAL DE UBICACIÓN DEL PUENTE IMAGEN N°02 LA VISTA MUESTRA SECCIÓN TÍPICA HACIA AGUAS ARRIBA DE LA UBICACIÓN DEL PROYECTO. modelaremos el comportamiento del Rio con el caudal máximo de avenidas mediante el software HEC-RAS.ICA IMAGEN N°03 LA VISTA MUESTRA SECCIÓN DEL RIO DONDE SE UBICARÁ EL PROYECTO Con la finalidad de estimar si el caudal extraordinario presentará un riesgo para la estructura en la ubicación planteada se procederá a modelar el rio en su cauce actual con el caudal máximo de diseño establecido para el presente estudio.2 MODELACION HIDROLOGICA DE LA ZONA DE PROYECTO 6.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. esto con la finalidad de ir verificando en qué medida se irán identificado los puntos vulnerables que podrían afectar a la infraestructura proyectada. se simulo el comportamiento del río ante caudales extraordinarios. PE-IS) RIO GRANDE .00m aguas abajo de la ubicación del puente.2. 6.00m aguas arriba hasta 245.PALPA .28 .1 TIRANTE MÁXIMO Y VELOCIDAD SOBRE EL CAUCE Como primer paso para determinar el tirante preliminar de diseño del Puente Ucuchimpana. modelando secciones topográficas del eje del río desde 225. 37+500 RUTA IC-108: EMP. arrojó los siguientes resultados: PAG. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. Una vez efectuado los trabajos de campo. contando con las mediciones y levantamiento topográfico efectuado. El tirante obtenido verificado por el software HEC-RAS. 50 5.29 .90 (m) 4.92 7.00 0+075.82 88.69 3.024 0.65 7.12 5.90 652.51 2.90 1000 975 950 925 900 875 850 825 800 775 773.1 – RESULTADOS OBTENIDOS POR HEC-RAS TRAMO CALCULADO Estación Hec-Ras Progr.53 57.34 8.96 61.21 106.31 6.27 113.10 94.98 8.60 0.06 117.62 4.00 0+125.026 0.32 44.39 7.50 0+250.64 1.00 0+225.56 0.90 652.26 77.90 652.56 1.00 8.50 7.90 652. 0+000.021 0.90 652.039 0.00 0+200.014 0.019 0.67 0.46 3. asimismo se pudo apreciar que el cauce se angosta en la ubicación planteada del puente.43 1.041 0.28 49.00 0+425.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.00 0+226.49 1.58 5.00 Q.14 4.38 91.86 103.51 98.24 1.37 189.35 6.74 4.79 1.70 93.00 0+275.30 44.85 3.00 0+325.38 3.64 49.15 6.90 652.76 51.90 652.77 193.29 33.06 (m) 69.PALPA .01 1.2.25 4.002 0.01 6.50 3.34 206.90 652.77 1.52 64.00 0+350.44 3.002 0.16 De los resultados del modelamiento.72 0.00 0+025.016 (m2) 144.013 0.00 0+469.58 0.31 6.00 0+469.17 56.00 0+300.00 0+050.87 115.59 49.57 1.90 652.53 5.44 1.16 1.65 6.026 0.39 3.59 60.75 117.95 177.ICA GORE-ICA CUADRO 7.40 1.90 652.004 Área de Superficie Nº Froude Flujo (m/s) 4.42 43.61 3.030 0.39 1.90 652.69 4.90 652.41 1.98 4.95 3.00 0+400.64 0.37 3.002 0. Total (m3/s) 652.90 652.90 652. PUENTE UCUCHIMPANA 1000 Plan: Ucuchimpana 15/08/2010 Legend WS T=100 años 975 Ground 950 Bank Sta 925 900 875 850 825 800 775 750 725 700 675 650 625 600 575 550 525 IMAGEN N°04 – SITUACIÓN DEL CAUCE CON CAUDAL EXTRAORDINARIO PAG.90 6.32 1.10 186.63 42.75 6.00 35.90 652.00 0+100.43 3.031 0.90 652.33 55.003 0.89 39.00 0+175.54 96.90 652.003 0. siendo el relieve propicio para el aprovechamiento de la estructura proyectada. se estableció el comportamiento del rio y los niveles que alcanzaría dicho caudal.90 652. 37+500 RUTA IC-108: EMP.5 750 725 700 675 650 625 600 575 550 525 Pendiente Velocidad de tramo Tirante 652.57 108.42 38.028 0.20 (m/m) 0.51 3.24 6.00 0+375.00 0+150. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.037 0. PE-IS) RIO GRANDE .00 1.67 36.90 78.16 5.29 26. 0 SOCAVACIÓN EN LA ZONA DE ESTUDIO. Las velocidades y tipo de caudal en la zona de estudio propician que el proceso de erosión de la corriente de agua provoque la socavación del lecho móvil de los mismos. por lo que se deberá proyectar la protección del tramo. sobre el talud de la vía proyectada. levantamiento topográfico efectuado y modelación se pudo apreciar que el ancho del cauce expandido aguas arriba se reduciría. haciendo vulnerable este tramo a la socavación lateral de dicho terraplén pudiendo afectar a la estructura proyectada. esta condición se presenta cuando en casos como el nuestro existe contracción del cauce. en función básicamente a las características hidráulicas del río y la granulometría del material que conforma el cauce. La socavación resulta más intensa a medida que se incrementa el caudal y las velocidades del flujo del agua superan la velocidad crítica de erosión del material del lecho del río. La socavación consiste en la profundización del nivel del fondo del cauce de una corriente causada por el aumento del nivel de agua en las avenidas. PE-IS) RIO GRANDE . espigones.30 . PAG. 37+500 RUTA IC-108: EMP. UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM. modificaciones en la morfología del cauce o por la construcción de estructuras en el cauce como puentes. Con la finalidad de establecer los principales tipos de socavación por los que se verá afectada la estructura se han graficado los resultados sobre imágenes que permitan apreciar el comportamiento hidráulico y curso del río en la zona del proyecto.ICA Asimismo como resultado de la inspección de la zona.PALPA .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. IMAGEN N°05 – UBICACIÓN DE LA DEFENZA PROYECTADA 7. etc. 31 . 37+500 RUTA IC-108: EMP. UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM.PALPA . PE-IS) RIO GRANDE .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. PAG.ICA IMAGEN 06 – ANGOSTAMIENTO DE CAUCE EN EL SECTOR DE ESTUDIO Se deberá tomar las precauciones para absorber el incremento de las velocidades y la socavación generada tanto por la contracción del cauce. que se inicia aguas arriba de la ubicación del puente hacia la propia estructura como por la presencia de las obras proyectadas. ICA IMAGEN 7: TRAMO DE ANGOSTAMIENTO DE CAUCE CON DENSA VEGETACIÓN MARGINAL AGUAS ARRIBA DEL PUENTE PROYECTADO. PE-IS) RIO GRANDE . IMAGEN 8: SECCIÓN DEL RÍO DONDE SE UBICARÁ EL `PUENTE PROYECTADO.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.32 . PAG.PALPA . UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP. 00 x = Valor obtenido de la Tabla 0.ICA GORE-ICA 7. Para efectos del cálculo de la socavación general primero determinaremos la socavación en la sección estable del río aguas arriba del proyecto.00 : Coeficiente de contracción. ancho promedio 77. es decir.60 w1. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. Hec-Ras (m) Ancho efectivo del Cauce (m) Coeficiente Contraccion (Tabla) α = 1.27 METODO DE LL.50 m Be: Ancho efectivo. para lo que aplicaremos la relación de Lischtvan – Levediev: 1 5 H 0 / 3 1 X HS 0. cuando las condiciones del cauce y flujo del río no han sido alterados por efectos de instalaciones de alguna estructura.00 Be = 63.00 dm: Diámetro medio del material del fondo del cauce. dm = 140.938 X: Coeficiente que depende del diámetro medio de las partículas.18 ß))1/(x+1) Q = 652.787 ß = Coeficiente por Tiempo de Retorno 1.00 µ = 0.00 PAG.28 ß))1/(x+1) ts = ((α Hm5/3)/(0.980 Caudal (m3/s) Tirante hidraulico medio.33 . Hm = 3.68 D0.90 m3/s Hm: Tirante medio de la sección. PE-IS) RIO GRANDE .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. = 1. Qd = 652. Be = 70.1 CALCULO DE LA SOCAVACIÓN GENERAL La socavación general de un río es aquella que se produce sobre el lecho en condiciones naturales. = 0.00m.68 d 0. X = 0.90 Hm = 3.00m : Coeficiente de frecuencia. 28 m Qd H Be 5/3 m Donde: : Coeficiente de sección o de distribución de gasto. 37+500 RUTA IC-108: EMP.0 mm Qd: Caudal de diseño.PALPA . en este caso: = 1. LIST VAN LEVEDIEV α = Q/(Hm5/3Be µ) ts = ((α Hm5/3)/(0.767 D = Diametro Medio de las particulas (mm) 140.27 1/(x+1) = Valor obtenido de la Tabla 0. es cercano a cero. PE-IS) RIO GRANDE .1. PAG.ICA GORE-ICA Reemplazando valores obtenemos: PROFUNDIDAD DE SOCAVACION GENERAL (Hs) EN TRAMOS RECTOS Hs = ts . 7.2 ESQUEMA DE LA CONTRACCIÓN DE UN CANAL. Método de Richarson y Davis. La socavación por contracción del cauce puede ser muy grande. de forma preliminar se establece que la socavación en el tramo ensanchado aguas arriba del sector donde se ubicará el puente proyectado. Para el cálculo definitivo se deberá hallar las socavaciones localizadas en la sección extrangulada mediante métodos aplicables a socavación por contracción de cauce.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.34 . produciéndose socavación del fondo del cauce en el sector contraído. Richardson y Lagasse (1999) describen casos de socavación de más de seis metros en la contracción de un puente durante avenidas de corta duración.10m. 37+500 RUTA IC-108: EMP. FIG.02 t = 3. los métodos a aplicarse son: Método de Criterio de Masa. por lo que se puede aplicará una altura de 0.10 m.t ts = 3. Método de Komura y Método de Michiue. Por lo que al presentarse los caudales.2 CALCULO DE LA SOCAVACIÓN POR CONTRACCIÓN DE CAUCE Bajo condiciones naturales así como con la construcción de un puente.00 Tirante de socavacion (m) Tirante hidraulico con avenida de diseño (m) Hs1 = Profundidad de socavacion Hs = 0. se produce un aumento extraordinario de las velocidades en la contracción. Método de Laursen Modificado. puede existir disminución en el ancho del cauce. De los cálculos efectuados. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.PALPA . según la aplicación de las formulas de Lischtvan – Levediev.02 0. CONTRACCIÓN DEL CAUCE DONDE SE UBICARÁ EL PROYECTO Si bien es correcto que no serían comunes las condiciones necesarias para que la socavación por contracción de cauce. debido a la mayor velocidad de la corriente en esa zona..ICA IMAGEN 9.PALPA . se genere en el sector donde se ubicará el proyecto. en nuestro caso debieran darse con la llegada de un caudal extraordinario.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. 37+500 RUTA IC-108: EMP.35 . propiciando el descenso del fondo del cauce del río en aquellas secciones donde se reduce el ancho. PE-IS) RIO GRANDE . PAG. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. LIST VAN LEVEDIEV α = Q/(Hm5/3Be µ) ts = ((α Hm5/3)/(0.1 METODO DE SOCAVACIÓN GENERAL Según Maza la socavación por contracción del cauce se puede evaluar empleando el mismo criterio que para la socavación general: METODO DE LL. De los cálculos efectuados se establece la socavación general del río en la sección contraída del puente en 0.36 .PALPA .ICA GORE-ICA 7. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE .50 Be = 23.00 Tirante hidraulico medio (m) Ancho efectivo del Cauce (m) µ = 0.18 ß))1/(x+1) Q = 652.940 Coeficiente Contraccion (Tabla) α = 1. PAG.787 ß = Coeficiente por Tiempo de Retorno 1.28 ß))1/(x+1) ts = ((α Hm5/3)/(0. según la aplicación de las formulas de Lischtvan – Levediev.20m de profundidad. 7.334 D = Diametro Medio de las particulas (mm) 140.50 Tirante de socavacion (m) Tirante hidraulico con avenida de diseño (m) Hs1 = Profundidad de socavacion Hs = 0.2 CRITERIO DE MAZA Según Maza la socavación por contracción del cauce se puede evaluar empleando el mismo criterio que para la socavación general o bien mediante la expresión: Donde: y = Tirante medio en las secciones inalteradas (o) y reducidas (t) W = Anchos de la superficie libre.90 Caudal (m3/s) Hm = 6. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.20 m.000 x = Valor obtenido de la Tabla 0.17 0.27 1/(x+1) = Valor obtenido de la Tabla 0.00 Reemplazando valores obtenemos: PROFUNDIDAD DE SOCAVACION GENERAL (Hs) SECCIÓN CONTRAIDA Hs = ts .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.67 t = 6.t ts = 6.2.60 w1.68 D0.2. ) Q2 = Flujo en la sección contraída k1 = Coeficiente que depende del modo de transporte de los sedimentos PAG.8 Posteriormente Gill (1981) determinó que los valores reales de socavación son superiores a los obtenidos por el método de Laursen.2. 7. solo se aplicará el cálculo ya efectuado con este método con el tirante de 6.64 a 0. α varía de 0.50m.00 Wt = 23. Donde: y2 = Profundidad promedio en la sección contraída y1 = Profundidad promedio aguas arriba de la contracción W1 = Ancho del fondo aguas arriba de la contracción W2 = Ancho del fondo en la sección contraída.PALPA . 37+500 RUTA IC-108: EMP.00 Wo = 77.37 . Q1 = Flujo aguas arriba (cm/seg. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.00 yt = 6.3 METODO DE LAURSEN MODIFICADO Laursen (1960) desarrolló una expresión para cuantificar la socavación en una contracción. PE-IS) RIO GRANDE . En 1960 una versión modificada de la teoría de Laursen fue presentada por Richardson y Davis (1995) para contracciones largas.ICA DATO VALOR yo = 3. por ser más conservador.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.45 Ya que este criterio considera el cálculo de socavación por el método general. 000 cm/seg Q2 565.4 METODO DE RICHARDSON Y DAVIS Con base en las teorías desarrolladas inicialmente por Laursen (1963).65) D = Diámetro de las partículas más pequeñas no transportables (m) V = Velocidad promedio en la sección contraída La anterior formula puede expresarse en función del canal Q y el ancho del cauce W.03 y 0.PALPA .590 11.ICA GORE-ICA TABLA 1. PAG. 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE .Y1 = 0.500 m W1 = 55.000 cm/seg (0+225)= Valor Y1 = 6. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.000 m W2 = 25.0+150)= 484.1 (Vanoni.2.10 – VALORES DE K1 Dato Q1 (0+000 .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.38 . Richardson y Davis (1995) obtuvieron las siguientes ecuaciones para determinar la socavación por contracción del cauce: …… (y1) Donde: Y = Profundidad promedio en la sección contraída (m) Ks = Coeficiente de Shields el cual varía entre 0.318 m 7.000 m k1 = Y2 = Hs = Y2 . 1975) n = 0.818 m 5.041 D50 1/6 Coeficiente de Manning Ss = Gravedad especifica (2. PALPA .COHEFICIENTE DE SHIELDS Simb.ICA GORE-ICA …… (y2) GRAFICA 1. espigones o estructuras de contención de la orilla. 37+500 RUTA IC-108: EMP.39 .650 m/s 7.100 2.5 METODO DE KOMURA La contracción de los cauces ocurre en zonas donde se construyen puentes.810 m y2 = 5.140 m W= 25.1 . 1971): PAG. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. La socavación puede calcularse mediante la siguiente expresión (Komura.650 5.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.2.040 D= Vm = 0. Ks= Valor n= Ss= 0.219 m y= 5.000 m y1 = 10. PE-IS) RIO GRANDE .22 m 0. 156 m PAG. Valor B= 55.2.00 m W1 = 25.PALPA .00 m W= 55. lo que para nuestro caso es de forma gradual.000 m ∆z = 3. PE-IS) RIO GRANDE .000 ∆z = 4.00 m B1 = Fr = 25. 7. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.00 m Fr = 1.000 h= 3.00 m 1. 37+500 RUTA IC-108: EMP.6 METODO DE MICHIUE Otra fórmula utilizada es la de Michiue y otros (1984).40 . Valor y= 3.564 Prog: 0+1000 m Se debe indicar que este valor se debe tratar con reserva debido a que el criterio de Komura se aplica a la reducción de la sección debido al ingreso brusco de estructuras hacia el cauce.ICA GORE-ICA Donde: Δz= Socavación y = Altura del cauce inicial W = Ancho inicial W1 = Ancho contraído Fr = Numero de Froude Simb. Simb. 200 CRITERIO DE MASA 6.156 SOCAVACIÓN PROMEDIADA (Hz) 4. lo que reduce el valor resultante de socavación.ICA 7. 7.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.PALPA . PE-IS) RIO GRANDE .41 .7 SELECCIÓN DE SOCAVACIÓN POR CONTRACCIÓN DE CAUCE De los criterios y métodos aplicados se tiene: ALTURA DE ZOCAVACIÓN POR CONTRACCIÓN DE CAUCE SELECCIONADA METODO DE LA SOCAV. GENERAL 0.20m. Por lo que se concluye que la altura socavación en la sección contraída es de Hs=4. 37+500 RUTA IC-108: EMP. esto debido a que algunos valores resultan reducidos debido al gran tirante en la sección. resultan conservadores debido a que aplican criterios de cambio brusco de sección lo que para nuestro caso se efectúa de forma gradual.1 – ESQUEMA DE FLUJOS JUNTO A ESTRIBOS DE PUENTES La socavación local en el estribo de un puente ocurre en dos sitios del estribo. y a que los valores finales.200 A fin de establecer la socavación en la sección contraída del río promediaremos los resultados.318 METODO DE RICHARSON Y DAVIS 5. Puede ocurrir una gran fosa de socavación en el pie del estribo.2.564 METODO DE MICHIUE 3.3 CALCULO DE LA SOCAVACIÓN LOCAL EN LOS ESTRIBOS Los estribos de los puentes representan generalmente puntos de cambio brusco de la sección del río generándose turbulencias. las cuales a su vez producen socavación IMAGEN 8. causado por un remolino horizontal y otra fosa aguas abajo del estribo causado por un remolino PAG.448 METODO DE LAURSEN MODIFICADO 5.219 METODO DE KOMURA 4. UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM. La totalidad de estas ecuaciones se basan en experimentos de laboratorio y no han sido verificadas en campo (Richardson y Lagasse. 37+500 RUTA IC-108: EMP. enrocado o en su defecto un muro o dique para guiar la corriente aguas abajo del estribo. El resultado es una socavación de hasta 2.6 veces la socavación debida a la contracción. por lo tanto se requiere criterios de ingeniería para diseñar las cimentaciones de los estribos.42 .GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. si el cambio de sección es brusco y de hasta 1.3. Para la protección contra la socavación causada por el remolino vertical se puede utilizar riprap.5 veces para cambios de sección gradual (utilizando diques guía). PAG. 1999).1 MÉTODO DE BREUSERS Y RAUDKIVI Breusers y Raudkivi (1991) en modelos de laboratorio desarrollaron una grafica para obtener la socavación en estribos de puentes dependiendo de la altura de flujo.ICA vertical. PE-IS) RIO GRANDE . La fosa formada por el remolino horizontal se forma generalmente en la punta aguas arriba del estribo.PALPA . UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. y la longitud de estribo dentro del cauce. 7. La mayoría de las fórmulas desarrolladas para calcular la socavación en el estribo se refieren a la estimación de la fosa. producida por el remolino horizontal. SOCAVACIÓN EN ESTRIBOS DE PUENTES (BREUSERS Y RAUDKIVI. PAG.43 .50 Long. PE-IS) RIO GRANDE .) 2.) Relación (Yo/b) 1.00 mt. IMAGEN 8.) 6.05 Altura de Socavación (Ys) (mts. de Estribo dentro de Cauce (b) (mts. DEL ESTRIBO IZQ. 37+500 RUTA IC-108: EMP. DENTRO DEL CAUCE DESCRIPCIÓN VALOR Altura de Flujo (Yo) (mts.00 3.90 Relación (Ys/b) 1.ICA GRAFICA 1.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.PALPA .42 Luego la socavación localizada por Breusers y Raudkivi se establece en Ys=2. 1991).2 LONG PROM.1 . UBICADO GORE-ICA EN LA PROGRESIVA KM. 44 . obtenemos: dS = 2. Med.60 m Número de Froude: 0.196 m Kf : L: Fr : Coeficiente de corrección por forma del estribo.93 PAG. 4. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.93 Reemplazando. en este caso para estribo con pared vertical: Kf = 1. De estribo que se opone al flujo) = 0.64 m.3. 37+500 RUTA IC-108: EMP.65 m/seg.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.38 m.0 Longitud del estribo proyectada normalmente al flujo que se opone al paso del agua.10 Kf = ds (socavación) = 7. 1. en metros h: Profundidad media del flujo aguas arriba del estribo: 4.90 L (long.2 MÉTODO DE LIU CHANG Y SKINNER Donde: dS : Profundidad de socavación de equilibrio. MÉTODO DE FROEHLICH dS : Profundidad de socavación al pie del estribo.84 Fr = V/√(g*h) = 1. Fre = 0.PALPA . en metros he : Profundidad media del flujo aguas arriba del estribo: 4.69 m DESCRIPCIÓN VALOR UNIDADES V(vel. para estribos con pared vertical Kf = 1.10 Longitud del estribo que se opone al paso del agua (Componente de la longitud del estribo en la dirección del flujo): 0. en este caso: L = 0. h= 4. PE-IS) RIO GRANDE .3 m.ICA GORE-ICA 7.3. en este caso: Kθ = 1.0 L: Fre : Coeficiente que depende de la forma del estribo.60m Número de Froude en la sección obstruida por el estribo. flujo) = 5.196 m Kf : Kθ : Coeficiente que depende del ángulo de ataque del flujo respecto al eje del puente. ICA GORE-ICA Reemplazando valores: DESCRIPCIÓN VALOR he = 4. 0. De estribo que se opone al flujo) 1. m.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.87 L (long.995 METODO DE LIU.90 Fr = V/√(g*h) = ds (socavación) = m.582 SOCAVACIÓN PROMEDIADA (Hz) 4.3.32 PAG.0 0. PE-IS) RIO GRANDE . 7.4 SELECCIÓN POR SOCAVACIÓN LOCALIZADA De los criterios y métodos aplicados se tiene: ALTURA DE ZOCAVACIÓN LOCALIZADA ESTRIBOS METODO DE BREUSERS Y RAUDKIVI 1.84 6. CHANG Y SKINNER 4.64 Kf = 1 θ (ángulo de inclinación del estribo) Kθ 30.45 .378 METODO DE FROEHLICH 6. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.58 m. 37+500 RUTA IC-108: EMP.PALPA . por ser esta de condición fácilmente erosionable. las estructuras proyectadas requerirán obras de protección y encauzamiento en la margen izquierda. Mismo periodo considerado al Puente. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.46 .0 OBRAS DE ENCAUZAMIENTO Tal como se ha indicado en el cálculo del Tirante Máximo y Velocidad. El número de Froude para una avenida de 100 años de periodo de retorno alcanza valores cercanos a 0. se obtienen tirantes de hasta 4. Con respecto al análisis hidráulico: Del análisis de tirantes efectuado en cada sección transversal. IMAGEN 8.1 GENERALIDADES Con respecto a la hidrología: Para el diseño de las estructuras de protección de las estructuras ubicadas al lado de las zonas agrícolas de la margen derecha.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.53 m/s.4 m cerca de la zona a proteger.ICA GORE-ICA 8. Esto nos indica que los cauces presentan una superficie de agua con pequeñas ondulaciones con un comportamiento subcrítico. Las velocidades llegan a 5. 37+500 RUTA IC-108: EMP.3 – ESQUEMA DE DEFENSA PROYECTADA 8.PALPA .9. ya que estas están orientadas a su protección. PE-IS) RIO GRANDE . PAG. un evento máximo quedará definido con una avenida de 100 años de periodo de retorno. Con los tirantes obtenidos y la información topográfica.80m de diámetro. corresponde al canal central y una menor extensión de los terrenos agrícolas. Con respecto a las llanuras inundables El sector de la margen derecha es vulnerable a la pérdida de terrenos agrícolas. y piedras asentadas en el fondo de hasta 1. por lo que se plantea su aprovechamiento en las obras de encauzamiento a proyectarse propiciándose la limpieza del cauce.ICA Con respecto a la topografía y Geología: La topografía recopilada en el sector. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. las mismas que se ubican en los lados e interior del cauce. PE-IS) RIO GRANDE .PALPA . PAG.47 . El Suelo está constituido por un gran volumen de acarreo móvil pétreo. debido al fenómeno de INUNDACION DIRECTA Y EROSION. Se complementó con el uso de imágenes satelitales y cuadrante 28n de la Carta Nacional. 37+500 RUTA IC-108: EMP.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. A.25 0.24 0.25 F = C2 V / (g y)0. 37+500 RUTA IC-108: EMP. Kg PAG.40 (*) seccionamiento del terraplen encauzado encauzado (HEC-RAS) (**) 3/4 de la velocidad promedio en el eje del tramo encauzado (HEC-RAS) COEFICIENTE C1 COEFICIENTE C2 POR UBICACIÓN DE ROCA Fondo Plano Talud 1V: 3H Talud 1V: 2H 0.75 4. Tn/m3 Velocidad media. Tn/m3 Ds W 6* W Ds * s Diámetro de volumen esférico equivalente. PE-IS) RIO GRANDE .50 1.95 1.25 RESULTADO d50 = 1. Kg/cm 3.ICA GORE-ICA 8. LOPARDO Tipo de roca: Granito de Montaña 0.PALPA .32 Tramos en curva Tramos rectos 1. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. lb / ft3 gs Peso específico del fluido.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. lb Peso específico de la roca. ft Peso de roca.40 m.011314 * W g s g g gs *V 6 g * SENO 3 f q gs g V f q W 1 3 Peso específico de las partículas. m/s Angulo de reposo del material Ángulo del talud respecto a la horizontal Peso. Kg/cm 3.25 1. FORMULA DE R.48 .5 d50 = t C1 F3 1.2 DIAMETRO DE ROCAS PARA ENROCADO FORMULA DE MAYNORD Tipo de roca: Granito de Montaña SECCIÓN TIRANTE*(m VELOCIDAD* COEFICIENT COEFICIENTE E C1 C2 HIDRÁULICA ) * (m/seg) RIO GRANDE 0.28 0. 81 3. piedras redondas. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.29 5050.88 1.PALPA .64 0.20 RESULTADO m.4 Densidad Relativa del material Densidad de la roca Densidad del agua Velocidad media.24 51 1. se adopta un valor b =1.00 (**) 3/4 de la velocidad promedio en el eje del tramo encauzado (HEC-RAS) VELOCIDAD (m/seg) ∆ ƒ Ds (m) 4. SECCIÓN HIDRÁULICA gs (Tn/m3) g (Tn/m3) VELOCIDAD* * (m/seg) Ø TALUD θ RIO GRANDE 2.13 (**) 3/4 de la velocidad promedio en el eje del tramo encauzado (HEC-RAS) RESULTADO d= 1. PE-IS) RIO GRANDE .12 2.18 d= 1.50 34.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.ICA GORE-ICA SECCIÓN HIDRÁULICA gs (Tn/m3) g (Tn/m3) VELOCIDAD* * (m/seg) Ø TALUD θ RIO GRANDE 2.50 30.00 4. FÓRMULA DE LA CALIFORNIA DIVISIÓN OF HIGHWAYS Tipo de roca: Granito de Montaña d 50 b ∆ gs g V g ƒ q f b V2 1 * * 2g f g S g g 2 senq f 1 2 senf factor para condiciones de mucha turbulencia.20 m. PAG.64 1.24 1.99 164.81 Factor de talud Angulo del Talud Angulo de Friccion Interna del material.64 1.24 51 1.49 . y sin que permita movimiento de piedra. 37+500 RUTA IC-108: EMP.694 1.00 4. m/s Aceleracion Gravedad : 9.00 (**) 3/4 de la velocidad promedio en el eje del tramo encauzado (HEC-RAS) W (kg) W (Ton) W (Lb) λs (pcf) Ds ft(pies) Ds (m) 2291. 64 1.00 g g VELOCIDAD (m/seg) D(diseño) 1.3 ESTABILIDAD DEL REVESTIMIENTO PROBABILIDAD DE MOVIMIENTO DE LA ROCA Froca (D.00 51 26. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP.94 REVESTIMIENTO ESTABLE PAG.818 0. De shields) τC 1000.diseño) = 0.20 DIAMETRO MINIMO DE DISEÑO 1. m.64 4.00 3. PE-IS) RIO GRANDE .56 *(V2/2g) * (1/ D50 )* (1/ ∆) SECCIÓN HIDRÁULICA gs (Tn/m3) g (Tn/m3) RIO GRANDE 2.85 0.γa ) * D * K γa (kg/m3) γs (kg/m3) Ø θ k C (coef. m.20 m.diseño) = 25% S g a a ESTABILIDAD DEL REVESTIMIENTO DEL ENROCADO ESFUERZO MAXIMO CORTANTE ACTUANTE τ a = γa * t * s γa (kg/m3) t* s*** τa 1000.20 % Froca (D.20 1.ICA GORE-ICA RESUMEN DE RESULTADOS FORMULA DE MAYNORD FORMULA DE R.00 2640. 8.016533 63.10 160. LOPARDO FÓRMULA DE LA CALIFORNIA DIVISIÓN OF HIGHWAYS 1.24 1.65 (*) tirante promedio del tramo encauzado (HEC-RAS) (***) Pendiente promedio del tramo encauzado (HEC-RAS) ESFUERZO CORTANTE CRITICOS τC = C * ( γs .GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.50 .94 k 1 2 sen q 2 sen f VERIFICACIÓN DE ESTABILIDAD τa 63. m.57 0. A.65 < τC 160.PALPA .40 1. 35 PAG.51 .14 6.02 NO QUIERE FILTRO PROFUNDIDAD DE UÑA PARA ENROCADO Profudidad de Socavacion (Hs)* Zocavación General en Cauce Contraido 0.*** Ve (m/seg) 0.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.20 HE Profundidad de Uña (PUÑA) HE1 FS * Hs FS = 1.dis.57 (***) tirante promedio del tramo encauzado (HEC-RAS) DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD QUE PUEDE SOPORTAR EL SUELO SIN SER EROSIONADO Ve =16. 37+500 RUTA IC-108: EMP.PALPA .14 6. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.part. s*** nf (rug.02 4.02 *** diámetro de particulas promedio en el cause Como Va > Ve : Habra Erosión ===> SE RECOMIENDA UTILIZAR UN FILTRO DE GRAVA DETERMINACIÓN DEL TIPO DE FILTRO Va1 = Va/4 = 1. PE-IS) RIO GRANDE .016533 0.75 PUÑA = 0.14 Se debe verificar que cumpla que Va1 > Ve: Va1 Ve < 1.fondo) Va (m/seg) 1.ICA GORE-ICA CALCULO PARA DETERMINAR EL USO DE FILTROS DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD EN EL ESPACIO ENTRE EL ENROCADO Y BASE DE MATERIAL Va =(DDIS.1 * (Dm)1/2 Ve = velocidad que puede soportar el suelo sin ser erosionado D. / 2)2/3 * S 1/2 / nf Va : velocidad del agua entre el enrocado y el fondo D.20 0. 2 La cota máxima que alcanza el agua en la sección del Puente Ucuchimpana.90 m3/s) es de 963. se ha verificado que existe riesgo de que se afecte el terraplén de la vía de acceso de la margen derecha aguas arriba de la estructura proyectada. 9. Por las condiciones que presenta el Puente Ucuchimpana.6 Con relación al encauzamiento.50 m.95 msnm.0 CONCLUSIONES 9. aplicando diversos métodos.30 m.1 Debido a la falta de estaciones hidrométricas en el cauce del río Grande.20 m PROTECCION DEL PIE DE TALUD Variable 1 Z 1 1 1. 9.90 m3/s.5 P uña Puña D50 Z P uña 9.ICA GORE-ICA Por lo Tanto Seleccionamos : PUÑA Diametro mínimo calculado por arrastre. se han calculado los caudales de avenidas por métodos indirectos los cuales han dado resultados similares. PE-IS) RIO GRANDE . con relación a la cota topográfica arbitraria establecida durante los estudios topográfica. 1.10m y por sección contraída se calcula en 0. cuando el río transporta el caudal de diseño (Q100 = 652. se recomienda considerar como caudal de avenidas el correspondiente al periodo de retorno de 100 años. 9.52 . ante la presencia de caudales extraordinarios. de acuerdo a lo cual en forma conservadora podemos mencionar que cuando el Río Grande transporte el caudal máximo de avenidas se espera en los estribos del puente una socavación igual a 4.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. por lo que se requiere obras de protección y encauzamiento en esa margen PAG.PALPA . para el caudal de diseño por sección natural estable aguas arriba es de 0.20m pudiendo llegar a un máximo de 4.3 El tirante de diseño para la sección del puente será de 3.20 m. 9.5 Se evaluó la socavación en los estribos del puente. es decir: Q 100 = 652. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP. 9.4 La socavación general en el cauce. por contracción de cauce. corresponden a estribaciones estables por lo que no son propensos a los derrumbes.53 . en cuanto a inundaciones. los sub-tramos que constituyen el entorno al puente proyectado.20m). este fenómeno no se produce. 10.3 Se recomienda realizar labores de reposición y reforestación en caso de eliminar especies arbóreas de la faja marginal.. PAG. 37+500 RUTA IC-108: EMP.0 RECOMENDACIONES 10. la ubicación proyectada para el nuevo puente no está propensa a la incidencia de derrumbes. para lo cual se plantea el aprovechamiento de las rocas de gran diámetro (Dmin=1. deslizamientos etc.GOBIERNO REGIONAL DE ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA. Por tanto.PALPA .30m para las sub-estructuras de soporte del puente. tal como se indico en los procesos geomorfológicos. depositadas en el cauce. PE-IS) RIO GRANDE .2 Se deberán proyectar obras de encauzamiento y protección de 40 ml aguas arriba a partir de la estructura proyectada.1 Dada la importancia de la obra se recomienda considerar una profundidad mínima de desplante de 5.7 EN LA PROGRESIVA KM. UBICADO GORE-ICA 9. la misma que deberá ser considerada desde el nivel más próximo de contacto del estribo con el caudal de avenida. deslizamientos o huaycos. 10.ICA En general. dado que la depresión de la rasante es elevada en relación al nivel de aguas máximas extraordinarias (NAME). lo que a su vez permitirá la limpieza del mismo con el aprovechamiento de estos elementos. 10. GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA 11.PALPA . Estación Plu Cordova. 11.1 Precipitación Total Diaria. 37+500 RUTA IC-108: EMP. Estación Plu Cordova.ICA ANEXOS 11.0 Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.2 Precipitación Total Mensual 1988 – 2009. PAG. PE-IS) RIO GRANDE . Máxima Anual. UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.54 . UBICADO EN LA PROGRESIVA KM. 37+500 RUTA IC-108: EMP.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.ICA PAG. PE-IS) RIO GRANDE .55 .PALPA . PE-IS) RIO GRANDE .ICA PAG.GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.PALPA . UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.56 . 37+500 RUTA IC-108: EMP. PE-IS) RIO GRANDE .GOBIERNO REGIONAL DE ICA GORE-ICA Estudio de Hidrología e Hidráulica EXPEDIENTE TÉCNICO: “CONSTRUCCION DE PUENTE VEHICULAR EN UCUCHIMPANA.ICA PAG. 37+500 RUTA IC-108: EMP.PALPA . UBICADO EN LA PROGRESIVA KM.57 .
Report "Hidrologia e Hidraulica Puente Ucuchimpana Estudio Final"