Hidraulica Hec Ras.docx

PUENTES Los puentes son las estructuras mayores que forman parte del drenaje transversal de la carretera y permiten salvar o cruzar un obstáculo natural, el cual puede ser el curso de una quebrada o un río. La profundidad del estudio hidráulico tiene que depender de ciertas características del puente en particular, como podrían ser: su importancia dentro de la red vial, consecuencias de su falla, costo, tipo de estructura, riesgos aceptables, etc. A las que debe añadirse las correspondientes al río. El Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje lo definirá como puente a la estructura cuya luz sea mayor o igual a 6.0 m, siguiendo lo establecido en las especificaciones AASHTO LRFD. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO En el presente trabajo se analiza la información básica para el diseño, tales como: -

Ubicación del Puente

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Muestreo y caracterización del material del lecho

El objetivo es la determinación del tamaño representativo que englobe todo el espectro de tamaños presentes en él. El muestreo del material de cauce deberá ser representativo, para determinar su gravedad específica y análisis granulométrico. Las muestras del material del cauce deben ser tomadas al menos en cuatro puntos, dos en el eje del puente, y a 0.5B y B metros aguas arriba, donde B es el ancho promedio del río. La elección del tamaño representativo para el cálculo de la socavación en cauces naturales, usualmente se realiza de la siguiente manera: o

Obteniendo el D50 de toda la distribución granulométrica, comúnmente considerado como el diámetro representativo de toda la distribución.

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Avenida de Diseño o Caudal Máximo y Períodos de Retorno

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Gálibo o Altura libre

El gálibo se define como el espacio libre entre el nivel máximo del flujo de crecida y el nivel inferior del tablero del puente proyectado. El objetivo del gálibo es dejar pasar las fluctuaciones de flujo cuando la corriente interactúa con la estructura proyectada producto de la sobrelevación del flujo, por efectos de remanso, transporte de materiales flotantes como ramas, palizadas, troncos e incluso árboles y otros materiales flotantes que transporta la corriente. Por tanto, el diseño de los puentes exige la consideración de un gálibo conveniente para dar paso no sólo al flujo (líquido y sólido) sino también a los materiales flotantes. Para el trabajo por la ubicación del puente se tiene en cuenta: o

En el caso que la corriente sea relativamente limpia, se considerará un gálibo de 2.0 m por encima del nivel de aguas máximas extraordinarias.

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Coeficiente de rugosidad de cauces naturales (n de Manning)

En la Tabla Nº 9 del Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje, se presentan valores del coeficiente de rugosidad de Manning donde el valor del coeficiente de rugosidad depende de varios factores asociados a la vegetación, geomorfología y características geométricas propias de los cauces naturales. Para el cálculo se utilizó un coeficiente de rugosidad de 0.035, por las condiciones de los ríos principales, de ancho mayor a 30 m y sección irregular. Tabla N° 09: Valores del Coeficiente de Rugosidad de Manning (n)

DISEÑO CON HEC- RAS: Para diseñar las secciones del cauce del rio Olmos se utilizó el programa de HEC – RAS. Para obtener los diferentes resultados necesarios para el diseño del puente Tarata, el cual se modelo el caudal máximo de diseño para calcular la socavación general, por lo tanto se describirá las siglas encontradas en el cuadro de resultados. Tabla N° : resultados de la sección del rio Olmos donde se construirá el puente Tarata.

Descripción de las siglas encontradas en el cuadro: E.G.US = Cota de línea de energía en la sección S3 aguas arriba del puente W.S.US = Cota de la lámina de agua en la sección S3 aguas arriba del puente Q Total = Caudal que fluye por el cauce, correspondiente al indicado en el Flow Data Q Bridge = Caudal que pasa por la abertura del puente Q Weir = Caudal que desborda por encima del puente como vertedero Weir Sta Lft, Weir Sta Rgt, Weir Submerg, Weir Max Depth = en caso de producirse flujo por encima del tablero del viaducto, actuando como vertedero, Stations izquierda y derecha que delimitan el flujo del vertido, la altura de submergencia de vertedero y la máxima profundidad de lámina de vertido sobre el vertedero. La submergencia se produce cuando el nivel de la lámina de agua es tan elevado que el viaducto queda completamente sumergido. Se calcula como la profundidad de lámina de agua sobre la cota mínima del tablero en la sección aguas abajo S2 dividida por la altura de la línea de energía sobre la cota mínima de vertedero (tablero) en la sección aguas arriba S3. Min El Weir Flow = altura o cota a partir de la cual los cálculos de flujos altos en el viaducto se realizan como vertedero Min el Prs = altura o cota a partir de la cual los cálculo de flujos altos en el viaducto se computan a presión. Delta EG, Delta WS = variación de la cota de la línea de energía y de la cota de la lámina de agua en la entrada y salida del viaducto. BR Open Area = Área o sección de paso de la abertura del viaducto BR Open Vel = Velocidad de paso del flujo por la abertura del viaducto

En la parte derecha se muestran resultados de variables hidráulicas específicas del elemento por sección. Destacar que las Inside BR US y DS no son las secciones S3 y S2 de referencia si no que son las propias del viaducto. Crit W.S. = Cota a la que se sitúa el calado o tirante crítico, es decir suma de cota de solera o rasante de canal más el calado o tirante crítico (Z + yc) Max Chl Dpth = calado o tirante máximo presente en la sección, es decir distancia máxima entre la cota de la solera o rasante del canal y la cota de la lámina de agua. Vel Total = Velocidad media del flujo en la sección, es decir suma de las velocidades de cada una de las tres partes de la sección (left overbank, cannel y right overbank) dividida entre 3. Flow Area = Area efectiva de la sección transversal del flujo perpendicular a la dirección del mismo. Froude # Chl = Número de Froude en la parte del canal principal de la sección. Hydr. Depth = profundiad hidráulcia de la, es decir cociente entre el área efectiva la sección entre el ancho de la lámina de agua (top width). W.P. Total = perímetro mojado de la sección, es decir la longitud total de superficie de la sección de canal o de cauce y de estructura que se encuentra en contacto con agua. Top Width = Ancho de la lámina de agua o de la sección del canal en la superficie libre de la misma, es decir la distancia entre los extremos o límites de la inundación de ambos márgenes del canal. Conv. Total = Capacidad hidráulica total de la sección de abertura del viaducto, es decir cuánto caudal puede transportar la sección de abertura.