EROSION EN RIOS Y DEFENSAS RIBEREÑAS

CLASE 2

TEMARIO

1. GENERALIDADES

2. EVALUACIÓN DE LA INUNDACIÓN Y EROSIÓN FLUVIAL

3. CONTROL DE LA EROSIÓN E INUNDACIÓN EN CAUCES NATURALES

4. TIPOS DE DEFENSAS RIBEREÑAS

5. COSTO, VIDA FÍSICA, RIESGO

6. HIDRÁULICA FLUVIAL

7. ANÁLISIS HIDRODINÁMICO DEL RÍO EN EL TRAMO DE ESTUDIO

8. MUROS DE ENCAUSAMIENTO DE CONCRETO SIMPLE

9. MUROS DE ENCAUSAMIENTO DE CONCRETO ARMADO

10. DIQUES DE TIERRA CON ENROCADO

11. DIQUES DE TIERRA PROTEGIDO CON LOSAS DE CONCRETO

12. ESPIGONES DE ENROCADO HIDRÁULICA FLUVIAL

13. PRESENTACIÓN DE LA INGENIERÍA DEL PROYECTO

14. PROCESOS CONSTRUCTIVOS

1.GENERALIDADES

1.1.Proyecto de defensas ribereñas.

Nivel de estudio

Perfil

Prefactibilidad

Factibilidad

Definitivo

Ejecución

Etapas o fases del proyecto

Preinversión

Inversión

Operación

Evaluación

VAN

TIR

B/C

Gestión del proyecto

Administración

Formulación del estudio

Ejecución

1.2.Inspección de campo del proyectista.

Equipo de campo

Magnitud del proyecto

Inspecciones de campo

Erosión de flancos

Erosión de infraestructura civil

Inundaciones, niveles de agua máximos alcanzados

Canteras de materiales

Antecedentes

Documentación técnica

Relatos de los pobladores

Costo de materiales en mercado local

Disponibilidad de equipo y mano de obra local

1.3.Estudios básicos:

Topografía

Tamaño

Control planimétrico

Control altimétrico

PUNTOS DE REPLANTEO

Métodos topográficos

Cálculos, graficación

Hidrología

Tipo de información disponible

Ubicación y Focalización de la información

Calidad de la información

Métodos de cálculo

Geología

Geología regional

Geodinámica externa

Geología local

Materiales de construcción

Geomorfología.

Unidad geomorfológica

Variación histórica del cauce

Suelos y geotécnia

Morfología

Investigaciones de mecánica de suelos

Materiales de construcción

Impacto Ambiental

Diagnóstico ambiental

Evaluación de IA

Mitigación

1.4.Consideraciones de diseño

Consideraciones hidráulicas:

Gasto de diseño

Rugosidad

Pérdidas de carga

Capacidad de conducción

Bordo libre.

Consideraciones estructurales:

Carga

Estabilidad

Sismo.

1.5.Procedimientos y métodos constructivos.

Organización

Apoyo logístico

Métododos constructivos

1.6.Programación de estudio y obra.

Programación de estudios

Programación de obras

1.7.Formulación del Expediente Técnico

Estudios justificativos

Ingenieria del proyecto

Costos y presupuesto

Presentación

2.EVALUACIÓN DE LA INUNDACIÓN Y EROSIÓN FLUVIAL

2.1.Inundación.

En áreas agrícolas

Área inundada

Persistencia

Cuantificación de las pérdidas

Impacto socioeconómico

En zonas urbanas

Área inundada

Persistencia

Impacto

sosioeconómico

2.2.Erosión.

En cauces no protegidos.

Erosión de flancos

Pérdida de tierras agrícolas

Pérdida de los cultivos en pie

Variaciones de niveles del cauce

Erosion de lecho de río

Sedimentación de lecho de río

En cauces protegidos.

Erosión al pie de muros, diques y espigones

Colapso de estructuras de protección

Parcial

Total

En obras de infraestructura civil existente.

Infraestructura hidráulica

Infraestructura víal

2.3.Impactos.

Económicos.

Sociales.

Otros.

2.4.Mitigación.

Acciones de emergencia.

Proyectos estables con mínimo riesgo de falla.

3.CONTROL DE LA EROSIÓN E INUNDACIÓN EN CAUCES NATURALES.

3.1.Control de la erosión e inundaciones

Diques o muros longitudinales.

Espigones

Combinación de diques o muros longitudinales y espigones.

Otras medidas de control de erosión e inundaciones.

3.2.Control de erosión local

Erosión al pie de pilas de puentes.

Evitar, proyectanto la luz del puente mayor al ancho del cauce

Cimentar, considerando profundidades de cimentación, con mayores coeficientes de seguridad.

Proteger pilares intermedios

Erosión al pie de estribos.

Cimentación adecuada

Protección

Erosión en obras hidráulicas.

Bocatomas

Partidores

Estructuras de cruce

Acueductos

Sifones

3.3.Corrección de torrentes y estabilización de cauces.

Diques de consolidación.

Diques de retensión.

Diques de estabilización.

4.TIPOS DE DEFENSAS RIBEREÑAS.

4.1.Generalidades - clasificación.

De acuerdo al tipo de material

De tierra sin protección

De tierra con protección

Enrocado

De concreto

Gaviones

Otros

Por su permanencia

Temporales

Permanentes

De acuerdo a las acciones de prevención y emergencia

DR de previsión de riesgo inminente

DR de control de desbordamientos en curso

4.2.Principales tipos

Defensas vivas.

Caballos, burros, mancarrones o gallineros

Forestación ribereña

Especies

Densidad y distribución de las especies

4.3.Diques de tierra con enrocado.

Cuerpo de dique, tipo de material, sección

Enrocado

4.4.Diques de tierra protegido con losas de concreto.

Cuerpo de dique, tipo de material, sección

Elemento de concreto: C° simple, C° armado

4.5.Diques en torrentes

Diques de consolidación

Acción sobre el cauce y las laderas

Características

Estabilidad

DIQUES EN TORRENTES

Diques de retensión

Características

Sección

Material

Diques de estabilización de rasante

Características

4.6.Espigones.

Acción sobre el cauce

Desvío de río

Control del arrastre de fondo

Tipo de material

4.7.Gaviones.

Calidad y Tipo de material

Colchón antisocavante

Disposición en obra

4.8.Elementos no convencionales.

Tetrápodos

Otros

4.9.Vida útil de los diversos tipos

Enrocados

Elementos de concreto

Materiales de fábrica

Defensa viva

5.COSTO, VIDA FÍSICA, RIESGO.

5.1.Riesgo hidrológico

Probabilidad

TR

Qi

5.2.Relación Costo-vida física (Costo-seguridad).

Variación de costo Vs Probabilidad

Variación de costo Vs Tr

P (Y≥ y )=1−P (Y≤ y )=1/T

Tr=1 / (1−P )

Variación de costo Vs seguridad

5.3.Criterios de decisión

Mínimo VPC bajo condiciones de mínima seguridad

Mínimo VPC bajo condiciones aceptables de seguridad

Minimo VPC bajo condiciones de máxima seguridad

CLASE 3 CONTINUACION

6.HIDRÁULICA FLUVIAL

6.1.Ancho estable

Altunín

DESCRIPCIÓN DE PARÁMETROS Y UNIDADES

A=(n∗K53 )

3( 3+5∗m )B=A∗ √Q

0.2√ S

A=(n∗K53 )

3( 3+5∗m )B=A∗ √Q

0.2√ S

Teoría del régimen – Blench

Pettis

B = Ancho estable, m.

Q = Caudal, m3/s

B=1 .81∗√Q∗Fb

F s

B=4 . 44∗√Q

6.2.Socavación.

Socavación general.

Socavación transversal

Socavación en curvas

Socavación local

Socavación al pie de pilas de puentes

Socavación al pie de espigones y estribos

Socavación general.

Socavación general para suelos homogéneos.

Suelos granulares, no cohesivos Método LISCHTVAN - LEVEDIEV

ds=( α∗(do )5

3

0.68∗Dm0 .28∗β )

1(1+ x )

PROFUNDIDAD DE SOCAVACION

6.2.Socavación

Socavación general.

Socavación general para suelos homogéneos.

Suelos finos, cohesivos

Método LISCHTVAN - LEVEDIEV

ds=( α∗(d o)5

3

0.60∗γs1. 18∗β )

1( 1+x )

6.2.Socavación

Socavación general

Socavación general para suelos heterogéneos.

Suelo conformado por finos, arenas, gravas

Se requiere sección geológica del cauce

El cálculo se efectúa por tramos

Se aplica la fórmula de socavación correspondiente, según tipo de material

El ds calculado deberá estar dentro del estrato correspondiente

6.2.Socavación

Socavación transversal.

SECCIÓN 0+200 - SOCAVACIÓN GENERAL

120.00

122.00

124.00

126.00

128.00

130.00

132.00

0+000 0+020 0+040 0+060 0+080 0+100 0+120 0+140 0+160 0+180

DISTANCIA

EL

EV

AC

IÓN

SUP DE AGUA LECHO DE RÍO LECHO SOCAVADO

Se cálcula en base a Socavación general, tomando en cuenta reducciones en el área efectiva.

Formula de Straub, válido para suelos granulares homogéneos

6.2.Socavación

Socavación en curvas

Erosión y socavación por efecto de curvatura.

Se puede calcular como socavación general con información de la sección en el tramo en curva, se tiene mayores profundidades en el lado exterior de la curva.

d2

d1

=(B1

B2)0. 642

6.2.Socavación

Socavación en curvas.

Erosión y socavación por efecto de curvatura.

En función de radio de curvatura r, y ancho superior del río B.

Dmax=e*dr

6.2.Socavación

Socavación local

Socavación al pie de pilas de puentes

6.2.Socavación

Socavación local

Socavación al pie de pilas de puentes

Metodo de cálculo:

MAZA-SANCHEZ

Socavación local

Socavación al pie de espigones y estribos

Metodo de cálculo

ARTAMONOV

Socavación local

Socavación al pie de espigones y estribos

Método de artomonov:

ST=Pα∗Pq∗Pk∗d0

St Profundidad máxima de socavación

Pa Coeficiente que depende del ángulo del espigón

Pq Coeficiente que depende de los gastos

Q1 Gasto téorico a traves del estribo

Q Gasto total del río

Pk Coficiente que depende del talud

do Tirante aguas arriba del estribo, sin socavación

6.3.Enrocado.

Forma.

Debe ser descartado el uso de rocas redondeadas o subredondeadas

Debe ser predominantemente angular

Debe ser aproximadamente un bloque cúbico y no chato y elongado

Tamaño y peso.

W=0 .011314∗

γ sγ∗V 6

( γ s−γ

γ )∗SENO3 (φ−θ )

d=0 . 44∗V 3

√h∗ 1

[g∗(γ s−γ )γ ]

32∗[√1− sen2θ

sen2 φ ]3

2

RELACION PESO–TAMAÑO DE ROCA

6.3.Enrocado.

Gradación.

La roca debe estar razonablemente bien graduada dentro de la capa de protección proyectada

W=D

s3∗π∗γ S6

D s=( 6∗Wπ∗λs )

13

Espesor

No debe ser menor que el diámetro esférico equivalente del límite superior W100 ó 1.5 veces que el límite inferior W50.

No debe ser menor que 30 cm.

El espesor debe incrementarse en 50 % en el tramo de roca sumergida.

Protección de pie ó talón ó uña

El pie del enrocado está sujeto a mayores fuerzas erosivas respecto a otras áreas del revestimiento.

Se puede aplicar los siguientes criterios:

-Cuando la excavación del talón es hecha en seco, se extiende el revestimiento a una distancia equivalente a la socavación de diseño.

-Cuando la excavación del talón es hecha en medio saturado

El espesor b no debe ser menor que el espesor TEl ancho de la base c no debe ser menor que ab y/o c debe incrementarse para mayor seguridad contra la socavación

VER SIGUIENTE GRÁFICO:

PROTECCIÓN DE TALÓN DE ENROCADO

7.ANÁLISIS HIDRODINÁMICO DEL RÍO EN EL TRAMO DE ESTUDIO.

7.1.Sin proyecto

Trazo de ejes.

Secciones transversales.

Perfil hidráulico.

7.2.Con proyecto, evaluación de alternativas y selección del proyecto.

Formulación de alternativas

Trazo de ejes.

Secciones transversales.

Perfil hidráulico.

Selección del proyecto

7.3.Aplicación del HEC-RAS.

Sin proyecto

Evaluación de alternativas y selección del proyecto

Con proyecto

8.MUROS DE ENCAUSAMIENTO DE CONCRETO SIMPLE.

8.1.Generalidades.

8.2.Tipos.

8.3.Cargas.

8.4.Pre dimensionamiento.

8.5.Análisis de estabilidad.

Condiciones de estabilidad.

Factores de seguridad.

8.6.Diseño.

GRAFICO IMPRIMIR APARTE MURO CONTENCION

PAG50

9.MUROS DE ENCAUSAMIENTO DE CONCRETO ARMADO.

9.1.Generalidades.

9.2.Tipos.

9.3.Cargas.

9.4.Pre dimensionamiento.

9.5.Análisis de estabilidad.

Condiciones de estabilidad.

Factores de seguridad.

9.6.Diseño.

GRAFICO IMPRIMIR APARTE MURO CONTENCION

PAG 53

10.DIQUES DE TIERRA CON ENROCADO

10.1.Generalidades.

10.2.Tipos.

10.3.Zonificación de la sección del dique.

10.4.Protección del talud interior y pie de dique.

10.5.Diseño.

GRAFICO CAD HACER E IMPRIMIR

11.DIQUES DE TIERRA PROTEGIDO CON LOSAS DE CONCRETO.

11.1.Generalidades.

11.2.Tipos.

11.3.Zonificación de la sección del dique.

11.4.Protección del talud interior y pie de dique.

11.5.Diseño

DIQUE DE TIERRA PROTEGIDO CON CONCRETO ARMADO

HACER EN CAD E IMPRIMIR

12.ESPIGONES DE ENROCADO

12.1.Elementos de diseño.

Ubicación en planta.

Longitud.

Separación.

Pendiente de la corona.

Orientación.

Permeabilidad del espigón, material de construcción.

Socavación.

12.2.Elementos de diseño.

Ubicación en planta.

Trazar eje de río.Trazar eje de extremos de los espigones, considerando que: d<=Lt<=B/4.En tramos curvos el radio al eje del río debe estar en el rango: 2.5*B<=r<=8*B.Los tres primeros espigones de aguas arriba deben conformar una transición, la longitud mínima del primero debe ser tal que: Lt>=d.

IMPRIMIR PLANO CAD DE EXCEL

Longitud.

Longitud total

LTot=Longitud trabajo, Lt + Longitud empotramiento ó anclaje, Le

d<=Lt<=B/4

Lto=Longitud proyectada de Lt

Separación.

En tramos rectos

Lt, Longitud de trabajo

Lto, Longitud proyectada

En tramos curvos

Determinar gráficamente

En curvas simples considerar

Sp=(2.5 a 4)*Lt

Lt, Longitud de trabajo

PLANO CAD

Pendiente de la corona.

Los espigones con pendientes de la corona hacia el centro del cauce mayores a 0.1, favorecen mejor el depósito de sedimentos y son más económicos.

Rango de pendientes de corona recomendables, 0.05 a 0.25

PLANO

Orientación.

Puede ser: Normal al eje del río, hacia aguas arriba y hacia aguas abajo.

La orientación se mide por el ángulo formado hacia aguas abajo por el eje del espigón y el eje del río, en tramos rectos, y con la tangente a la orilla en el punto de arranque, en tramos curvos.

En tramos rectos y curvas simples se recomienda un ángulo de 70°

En curvas compuestas ó con radio de curvatura menoers de 2.5B, el ángulo debe ser menor de 70°

Permeabilidad del espigón, material de construcción.

La permeabilidad depende del tipo de material de construcción.

El enrocado constituye un excelente material de construcción.

Es recomendable analizar cuidadosamente el tipo de material a emplearse.

Socavación.

El espigón para brindar una protección satisfactoria debe ser estable a través del tiempo, por tanto

Se debe considerar en el diseño la protección del espigón contra la socavación, principalmente en el extremo de mayor contacto con las líneas de corriente de mayor erodabilidad.

El tamaño de roca y gradación debe ser similar al considerado para la uña del dique transversal con enrocado.

12.3.Diseño.

Trazo en tramos curvos.

Trazo en tramos rectos.

12.4.Dimensionamiento

Secciones transversales.

Perfil

13.PRESENTACIÓN DE LA INGENIERÍA DEL PROYECTO.

13.1.Memoria descriptiva.

13.2.Planos.

PLANOS

13.3.Cálculos justificativos.

13.4.Programación de obra.

13.5.Especificaciones técnicas.

13.6.Planilla de metrados.

13.7.Costos, presupuesto, fórmula polinómica.

13.8.Requerimientos de equipo, materiales, mano de obra.

14.PROCESOS CONSTRUCTIVOS.

14.1.Recepción y entrega de terreno

14.2.Apertura de cuaderno de obra

14.3.Instalación de campamento

14.4.Trazo y replanteo.

14.5.Movilización y desmovilización de maquinaria.

14.6.Limpieza y preparación del terreno.

14.7.Cortes y fijación de niveles de fundación

14.8.Construcción de estructuras proyectadas de acuerdo a diseño.

Movimiento de tierras

Movimiento de rocas

Elementos de concreto

14.9.Entrega y recepción de obra.

14.10.Liquidación de obra