DEFENSA RIBEREÑA.docx

ESTRUCTURAS HIDRAULICAS UNASAM - FIC

“UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DOCENTE : Ing. URTECHO CASIMIRO Ramón

CURSO : ESTRUCTURAS HIDRAULICAS

CICLO : 2014 - I

ALUMNOS :

LAZO SALAS Raúl

ROSALES CARO Michael Edgar

SAENZ JAMANCA Kelly Madeleyne

ZARAGOZA RAMOS Ángel

2014

PROYECTO: DEFENSA RIBEREÑA, DE TIERRA CON PROTECCION DE ENROCADO


DEFENSA RIBEREÑA, DIQUES DE TIERRA CON PROTECCION DE

ENROCADO

Generalmente se utilizan en tramos rectos de los causes de los ríos donde la erosión es

menor por el impactó tangencial de las aguas.

Los diques son estructuras que evitan que el agua salga del cauce e inunde extensas áreas.

Tienen la ventaja de que son económicos y se aprovechan los materiales del lugar.

Ejecución de enrocado de protección:

El procedimiento consistente en ejecutar una zanja con la retroexcavadora, donde se

colocarán las piedras más grandes, las cuales servirá como base de cimentación al muro de

protección, el cual descansará sobre el talud del dique expuesto a la acción de las aguas,

continuando con las piedras medianas, colocadas con la cara plana hacia el exterior y

tratando de dejar la menor área de vacíos, para una mayor resistencia a la erosión.



DEFENSA RIBEREÑA, DE TIERRA CON PROTECCION DE ENROCADO

SE TIENE:

* DATOS HIDROLOGICOS

* PLANO A CURVAS DE NIVEL

* RECOPILACION DE INFORMAION HIDROLOGICA.

* PENDIENTE DEL SECTOR:S= 0.0072

* LECHO DEL RIO: CANTOS RODADOS CON ZONAS DE ARBUSTOS

* AFLORAMIENTO: GRANODIORITA - PESO ESPECIFICOPesp.= 2.6

* FACTOR DE ORILLA:Fs= 0.2

* FACTOR DE FONDO: (para material grueso)Fb= 1.2

CALCULOS DEL DISEÑO

1.- DISEÑO DEL DIQUE ENROCADO:

1.1 CALCULO HIDROLOGICO/HIDRAULICO: *Se analizo la hidrologia de la zona. Se determina la descarga maxima de diseño.(Qmax)

*Probabilidad de no ocurrencia (P)*Periodo de retorno respectivo (Tr)*Descarga promedia (Xprom)*Coeficiente de variabilidad (CV)*Desviacion standart (S)*Medias tipicas*Variable reducida (Yn)*Valor de la desviacion standart reducida (бn)

Se obtiene: la curva de frecuancias de maximas avenidas; en la cual se entra con Tr y se obtiene la descarga maxima de diseño que en presente DISEÑO SERA:

Q= 560 m^3/s* CALCULO HIDRAULICO: En base base a los datos hidrologicos e informacion topografica se realizo el calculo de los los principales parametros hidraulicos para diseñar la estructura propuesta.



1.2 CALCULO DE LA SECCION ESTABLE O AMPLITUD DE CAUSE (B).

1.2.1 Empleamos las ecuaciones de la teoria del regimen estable de BLENCH-ALTUNIN:

* Diametro medio: Dm=D50= 5 mm (para el caso de grava)

* Calculo del factor de fondo:Fb= Fbo(1+0.12c) Fbo= (D50)^(1/3) (para grava)

Fb= 1.710(1+0.15*0.005) Fbo= (5)^(1/3)

Fb= 1.711 Fbo= 1.710

* Calculo del ancho medio (estable) de la seccion:B= 1.81(Q*Fb/Fs)^(1/2) Fs= Factor de orilla:

0.3 material muy cohesivoB= 1.81(560*1.711/0.2)^(1/2) 0.2 materia barro (arcilla fangosa)

0.1 material barro y arenaB= 125.290 ≈ 130 m

Fb= Factor de fondoFb= 1.2 (para material grueso)

Si consideramos al material solamente de arrastre:B= 1.81(Q*Fb/Fs)^(1/2)

B= 1.81(560*1.711/0.2)^(1/2)

B= 104.918 ≈ 110 m

1.2.2 empleando la formula de: SIMONS-ALBERTSON:

B= KI*Q^(1/2) KI= factor de fondo y orillas de grava:

B= 4.2*(560)^(1/2) 5.7 fondo y orillas de arena4.2 fondo de arena

B= 99.390 ≈ 100 m orillas material cohesivo

3.6 fondo y arillas de material cohesivo2.9 fondo y orillas de grava2.8 fondo de arena

orillas de materuial no cohesivo



1.2.3 Por razones de criterio se toma el promedio de los anchos estables obtenidos:

B= B1+B2+B3

B= 113.3 ≈ B= 115 m

1.3. CALCULO DE LA PROFUNDIDAD MEDIA (M)(Según BLENH-ALTINUN)

H= 1.02((Q*Fs)/Fb^2)^(1/3)

H= 1.02((560*0.2)/(1.711)^(2))^(1/3)

H= 3.44 POR RAZONES DE SEGURIDAD CONSIDERAMOS H= 3.5m

1.4. CALCULO DE LA PENDIENTE HIDRAULICA(Para las condiciones del rio y las caracteristicas del material, según BLENCH-ALTUNIN)

S= (0.55*Fb^(5/6)*Fs^(1/12))/((1+C/233)*K*Q^(1/6))

S= (0.55(1.711)^(5/6)*(0.2)^(1/12)/((1+10^-5/233)*64.475*560^(1/6))

S= 0.0041

C= concentracion de material de fondo en 10^-5

K= 6.6*g/y^(1.4) g= gravedad (m^3/seg)

K= 64.475 y= peso especifico del agua

1.5. CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION:(Para cauces naturales definidos, aplicamos el metodo de LISVAN LEBEDIEV)

1.5.1 Para suelos cohesivos:

Q= Bo*t*(Ks*t^(2/3)*S^(1/2))

t= (Q/(Ks*Bo*S^(1/2))^(3/5)

t= (560/(22*115*0.0041^(1/2)))^(3/5)



t= 2.11 m

(De: MANNING-STRICKLER)

a= Ks*S^(1/2)

a= Q/(t^(5/3)*Bo)

a= 560/(2.11^(5/3)*115)

a= 1.40

* para: grava de ys= 1.8 T/m^3 (peso especifico del suelo)canto rodado α= 30 º (angulo de friccion del suelo)

* para: ys=1.8T/m^3 tenemos x= 0.291/(x+1)= 0.78

* con: Probabilidad anual deque se presente el del cuadro coeficiente B` para socavacioncaudal de diseño= 50% Nº 3 B'= 0.82

ts= tirante que corresponde a la profundidad a la que se desea evaluar la velocidad erosiva

ts=((a*t^(5/3))/0.6*ϒ^1.18*B')^(1/(x+1))

ts=((1.40*2.11^(5/3))/0.6*1.80^1.18*0.82)^(0.78)

ts= 3.480



Hs= profundidad de socavación

Hs= ts - t= 3.480 - 2.11

Hs= 1.370 m

1.5.2 Para suelo no cohesivo

* Para: Dm = 5m Del cuadro N°4 1/(x+1)= 0.74

ts=((a*t^(5/3))/0.68*Dm^0.28*B')^(1/(x+1))

ts=((1.40*2.11^(5/3))/0.68*5^0.28*0.82)^(0.74)

ts= 3.562 m

Hs= ts - t = 3.562 - 2.11

Hs= 1.451 m

1.6 PROFUNDIDAD DE UÑA

1.6.1 Para suelo cohesivoEl material de fondo de río, al pie de la estructura se reemplaza por roca suelta.

* Para: graniro ϒs= 2.6 ton/m3

* Para: ϒs= 2.6 ton/m3 Del cuadro N°4 1/(x+1)= 0.8

* ts=((a*t^(5/3))/0.6*ϒ^1.18*B')^(1/(x+1))

ts=((1.40*2.11^(5/3))/0.6*2.6^1.18*0.82)^(0.8)

ts= 2.539 m

* Puña =profundidad de la uña

P uña = ts - t =2.539 - 2.11

P uña = 0.429 m ≈ 0.5 m

La profundidad se socavación indica hasta donde se debe excavar el río, profundidad hasta donde deberán llegar las cimentaciones de las estructuras.



1.6.2 Para suelo no cohesivo

* Para: D=1000mm Del cuadro N°4 1/(x+1)= 0.84

ts=((a*t^(5/3))/0.68*Dm^0.28*B')^(1/(x+1))

ts= ((1.40*2.11^(5/3))/0.68*1000^0.28*0.82)^(0.84)

ts= 1.216 m

ts= Puña (en razon que no se daría desplazamiento)

1.6.3 Cálculo del ancho de la uña, en la base (Auña):A uña = 1.5 (P uña) La profundidad de la uña será

* en tramos rectos: 2.00mA uña = 1.5 (2) * en tramos en curva: 2.50m

A uña = 3 m

1.7 CALCULO DE LA ALTURA DE MURO:Deberá tenerse en cuenta los tramos del río donde ya se ha alcanzado el equilibrio.De la fórmula de MANNING - STRICKLER: Vm = Ks * R^2/3 * S ^1/2Considerando valores de acarreo, para secciones o ancho (bo) mayoresde : 30m se tiene:

* Q = bo * t (Ks * t^2/3 * S^1/2)

* t = (Q / (Ks * bo * S^1/2))^3/5fórmula que desarrollada en el item: 1.5.1

t = 2.11 m

* BL = borde libreφ

BL = φ (V^2 / 2g) 2.0

1.7

Si Q = 560 m3/seg → φ = 1.2 1.4

1.2

BL = 1.2 (3.9^2 / 2 * 9.81) 1.1

BL = 0.930 m

1000 - 2000

500 - 1000

100 - 500

Adoptando el mismo criterio, se asume que el material del piso del río, sera reemplazado por roca suelta de D = 1000 a 1500 mm.

φ =coeficiente en función de la descara y pendiente

CAUDAL MAX. (m3/seg)

3000 - 4000

2000 - 3000



* HM = altura del muro

HM = t + BL

HM = 2.11 + 0.93HM = 3.040 m ≈ 3.10 m

1.8 CALCULO DEL ANCHO DE CORONA a) Ancho minimo de la corona, según en ancho del equipo que se utiliza:

Bmin= 3.7 m

b) Calculo del Ancho de la Corona

B = 2.94 m

c) Según Normas y Reglamento Japonesas

B = 2.25 m

d) Buren of Reclamation

B = 3.67 m

Promedio de la corona(B): 2.95 ≈ 3 m Son finesConstructivos

�݉ܪ�ൌ��ͳǤͳൈܤ ଵ ଶΤ ͳǤͲ

͵��ൌܤ Ǥ ൈ݉ܪ�� ଵ ଷΤ ൌ�͵

��ൌܤ�݉ܪͷ

͵ ǤͲͷ



COMPARACION DE DEFENSAS RIBEREÑAS DE ESPIGONES CON LAS DE DIQUES DE TIERRA CON PROTECCION DE ENROCADO

La construcción de defensa ribereña con espigones, son de fácil construcción, bajo

costo, facilidad de reparación, posibilidad de usar diversidad de materiales,

posibilidad de introducir mejoras, y no requiere de obra altamente especializada.

Pero una de las desventajas más importantes de los espigones se refiere a la

socavación que se produce en los alrededores de la punta de cada espigón como

consecuencia de los vórtices y corrientes secundarias.

La construcción de defensa ribereña de tierra con protección de enrocado son

económicos aprovechando los materiales del lugar, pero requiere de un ancho de

base grande y algunas veces no se puede construir en ciudades por el espacio que

ocupa, teniéndose que recurrir a diques de concreto. Pero las defensas ribereñas de

tierra con protección de enrocado generalmente se utilizan en tramos rectos de los

causes de los ríos donde la erosión es menor por el impacto tangencial de las aguas.

Entre las desventajas de este tipo de defensa ribereña es que se produce el

deslizamiento o hundimiento de los márgenes causados por filtración, fenómenos

de tubificación, colapso parcial o total del dique por aumento de la presión del agua

en los estratos permeables subyacentes al dique, etc.

En cuanto al proceso constructivo los espigones son más accesibles, además éstos

reducen la velocidad de la corriente cerca de la orilla y la alejan de ella, caso que no

sucede con los diques de tierra con enrocado.


DEFENSA RIBEREÑA.docx

Documents

Transcript of DEFENSA RIBEREÑA.docx