01 Reporte Rio Ica2 r8

REPORTE PRELIMINARMODELAMIENTO SOBRE EL RIO ICA PARA UN Q=652.1 m3/SCORRESPONDIENTE A UN TR = 140 AOS

Se ha considerado 2.0 m de altura del tablero, segn los planos proporcionados.

REPORTE PRELIMINAR HIDRAULICA / Pg. 1ANTEPROYECTO CARRETERA PANAMERICANA TRAMO ICA -NAZCA

REPORTE PRELIMINARMODELAMIENTO SOBRE EL RIO ICA PARA UN Q=652.1 m3/SCORRESPONDIENTE A UN TR = 140 AOS

1. METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DE LOS NIVELES DE AGUA Y CALCULO DE SOCAVACIONESPara realizar determinacin de los niveles mximos de agua y socavacin en la seccin del puente as como obras de proteccin y encauzamiento anexas a esta estructura, primero es necesario el modelamiento hidrulico del tramo del rio en longitud adecuada tanto aguas arriba como aguas abajo, tramo que tiene que caracterizar adecuadamente las condiciones hidrulicas como relieve, lneas de corrientes, rugosidad, condiciones del cauce, etc., para ello, esta evaluacin se ha realizado de la forma siguiente:

1.1 INFORMACION BASEComo informacin base para el modelamiento hidrulico de este tramo del rio se ha tomado la siguiente informacin:

1.1.1 Informacin de Campo y Gabinete

A. HidrologaComo consideracin para determinar el caudal de diseo a evaluarse en el estudio Hidrolgico, se ha establecido el periodo de retorno calculado bajo la metodologa propuesta por el Manual de Hidrulica e Hidrologa del Ministerio de Trasportes y Comunicaciones, tomando las siguientes consideraciones:

Vida til de la estructura = 40 aosNivel de Riesgo= 25%

De acuerdo a la frmula R =1 - (1 - 1/Tr) n se tiene que el caudal de diseo hidrulico del puente le corresponde un periodo de retorno (Tr) de 140 aos (1% de posibilidad), as mismo recomienda un evento de 500 aos (0.2% de posibilidad) para el clculo de socavacin del puente.

De acuerdo al estudio hidrolgico tenemos los siguientes resultados:

CUADRO N 01CAUDAL MAXIMO DE DISEO PUENTE ICADESCRIPCIONTR140TR 500

PUENTE ICA651.21067.1

FUENTE: Estudio Hidrolgico

Con estos valores de caudales mximos para la zona donde se emplazar el puente proyectado, se realizar el Modelamiento con los dos periodos de retorno considerados, pero se pondr nfasis de anlisis y se realizar el dimensionamiento de las estructuras de acuerdo a los niveles obtenidos para un periodo de retorno de 140 aos por tratarse de encauzamientos de una obra importante y la socavacin se analizar para TR= 500 aos.

El caudal mximo a utilizar es 652.1 m3/s, para un periodo de retorno de 140 aos y para la determinacin de la socavacin preliminar 1,067.1 m3/s para Tr= 500 aos.

B. TopografaPara poder obtener la informacin topogrfica base que pueda trabajarse tanto en ArcGIS 10.2 como en Civil 3D 2013, y obtener la informacin topogrfica necesaria para ingresar los datos al programa HEC RAS en el cual se realiza el modelamiento hidrulico del puente, se procedi de la siguiente manera:

Procesamiento Topogrfico Civil 3D 2013De acuerdo a la informacin cartogrfica proporcionada por la empresa OHL obtenida de restitucin fotogramtrica, la cual consta de la franja continua de la va proyectada en algunos casos con expansin adicional para las zonas de los ros donde se realizar el modelamiento del puente.

De esta cartografa, se ha extrado el rea topogrfica que corresponde al tramo a modelar, De esta informacin de corto una zona adecuada de las curvas que estn espaciadas cada 1.0 m. (muy bsico para el modelamiento hidrulico).

As mismo, con respecto a la longitud del tramo a modelar es se ha ajustado de acuerdo a la disponibilidad de la cartografa proporcionada.

Informacin a obtenerObtenida la informacin topogrfica, uno de los dos propsitos de trabajo del mismo es la creacin de los archivos shape de curvas de nivel, para poder trabajar con la extensin HecGeoRAS, que es un aplicativo del programa ArcGIS 10.2 y obtener los parmetros geomtricos trazo y secciones transversales - de las zonas a modelar, as como los bordos, eje de cauce y de zonas de inundacin, necesarios para completar esa data y pueda ser exportada correctamente, los cuales sern exportados a un formato que ser ledo por el programa HECRAS para su anlisis respectivo.

C. Datos Geomtricos (Longitudes y Secciones Transversales)

Longitud del cauceSe tiene precisado la longitud del cauce principal del Rio Ica, en el cual se plante un eje para el rio en mximas avenidas y que ser utilizado para fines del modelamiento con una longitud de 950 m. (500 m aguas abajo y 450 m aguas arriba), Cabe indicar que el Consultor haba requerido para todos los casos 500 m aguas abajo y 1000 m aguas arriba.

Secciones TransversalesSe han obtenido las secciones transversales en una distancia entre una y otra, de 40 m y donde fueron necesarios a menor distancia tambin se implementaron estas secciones a lo largo del cauce de estudio, principalmente en zonas cercanas al puente a modelar.

Se puede apreciar las ubicaciones de las secciones del Rio Ica del tramo en estudio en la Figura N01

FIGURA. N 01ZONA DE ESTUDIO, KM 0+00 A 0+950. ESQUEMA DE SECCIONES PARA EL MODELAMIENTO HIDRAULICO

Fuente: Elaboracin Propia

D. Rugosidad (n) de ManningDe acuerdo a las caractersticas del cauce (determinadas por la foto del Google Earth) se ha establecido como rugosidad para el tramo en evaluacin el siguiente:

CUADRO N 02VALORES DE RUGOSIDADES EN EL TRAMO DEL RIO EN EL PRESENTE ESTUDIO.NmeroTramo de RioRugosidad (n)

DeAMarg. Izq.CauceMarg. Der.

195000.0380.0300.036


2 MODELAMIENTO HIDRAULICO

2.1 DATOS GEOMETRICOS DEL PUENTE:Los datos geomtricos preliminares del diseo del puente (proporcionados por el diseador), son los siguientes:

CUADRO N 03DESCRIPCIONNm. de vasNumero Pilares (*)AnchoAltura de Tablero (m)Diam. PilaresLuz de PuenteRasante del Puente

(m)(m)(m)(m)(msnm)

Puente Ica2 2 x 313.52.01.1104.5436.5

(*): 3 columnas por cada pilar

Datos Obtenidos del Plano de Conjunto del Rio Ica Alternativa I, proporcionados por la Empresa

2.2 DETERMINACION DEL ANCHO ESTABLESe ha evaluado el ancho estable para el caudal de diseo y el periodo de retorno considerado arrojando los datos que se muestran a continuacin:

FIGURA. N 02DETERMINACION DEL ANCHO ESTABLE.


Se observa que los resultados para un ptimo funcionamiento del rio para el caudal considerado, debiera tener un ancho estable en promedio de 98 m o considerar el mnimo de 74 m, sin embargo las condiciones actuales presentan un dique y ancho de rio no ms all de 50 m en esta zona por lo que, en el modelamiento se ha considerado un ancho de 50 m.

2.3 TRAMO DE ESTUDIO Realizado un modelamiento hidrulico se tiene como resultado que para el caudal 652.1 m3/s (Tr= 140 aos), en la fig.N02 no permite visualizar adecuadamente los anchos de inundacin de las secciones, las cuales se observan con detalle en las secciones transversales del Anexo 01.

FIGURA. N 02 ANCHOS DE INUNDACIN PARA UN TR= 140 AOS EN EL TRAMO DE ESTUDIO 0+000 A 0+950

Fuente: Elaboracin PropiaFIGURA. N 03PERFIL LONGITUDINAL PARA TR=140 AOS Y Q= 652 M3/S.


FIGURA N 04PERFIL LONGITUDINAL PARA TR=140 Y 500 AOS Y Q= 652.1 Y 1067.8 M3/S.

Fuente: Elaboracin PropiaEn la figura N. 03 se muestran una lnea sobre el nivel de agua que corresponde a una rasante preliminar de la corona del dique de encauzamiento y el mismo que se muestra como lneas magenta como barreras proyectadas de encauzamiento.

En la figura N.04 se aprecia los niveles de agua para los periodos de retorno de 140 y 500 aos, este ltimo base de clculo para la socavacin; se observa que para que el encauzamiento contenga el flujo de mxima Tr=500, se debe elevar ms el dique proyectado que el calculado para Tr=140 y que se muestra en la Fig. N03

Una apreciacin visual de las inundaciones del modelamiento se aprecia en la Fig. 05 que son unas secciones 3D del tramo mencionado.

FIGURA N 05ESQUEMA TRIDIMENSIONAL TRAMO 0+000 A 0+950


2.4 SOCAVACION PRELIMINAR.Para la determinacin preliminar de la socavacin en el puente se ha asumido un valor de Dm = 20 mm y un D95 = 35 mm, teniendo el siguiente reporte:

CUADRO N 04RESULTADOS DE SOCAVACION PARA EL PUENTE AGUAS ABAJO

SocavacionesEst. IzqCauceEst. Der.

Socavacion por Contraccin00.71

Vc2.18

Ecuacin de ClculoClearLive

Socavacion por Pilares1.3

Froude0.6

Ecuacin de ClculoCSU Equation

Socavacin en Estribos2.390

Ve =0.591.41

Froude0.160.24

Ecuacin de ClculoFroelichFroelich

Socavacin Total2.392.010.00

CUADRO N 05RESULTADOS DE SOCAVACION PARA EL PUENTE AGUAS ARRIBA

SocavacionesEst. IzqCauceEst. Der.

Socavacion por Contraccin00

Vc1.732.152.12

Ecuacin de ClculoClearLive

Socavacion por Pilares1.47

Froude0.80

Ecuacin de ClculoCSU Equation

Socavacin en Estribos1.755.03

Ve =0.631.41

Froude0.180.25

Ecuacin de ClculoFroelichFroelich

Socavacin Total1.751.475.03

Para el Clculo de la socavacin en los Estribos, aun cuando el HEC reporta socavacin, si consideramos que por continuar el encauzamiento y la defensa proyectada, estos estribos no presentarn socavacin quedando la profundidad de los mismos en funcin al clculo estructural de los estribos.

Se debe tener presente que estos clculos son estimados y asumiendo granulometra del cauce por lo que deben ser tomados con la prudencia del caso.2.5 RESULTADOS DEL ESCENARIO EVALUADOComo resultado del escenario evaluado, tenemos lo siguiente:

2.5.1 Respecto a las Secciones Transversales.Las figs. del Anexos 01, referidas a Secciones transversales, nos permiten observar que en cada una de las secciones.

2.5.2 Respecto a los Datos Tabulares.Las tablas A.1 del Anexo 02 Datos Tabulares, nos muestran los valores hidrulicos resultantes del Modelamiento, para todo el tramo de estudio para un caudal de avenidas en el periodo de retorno 140.

ANEXOS

ANEXO N 01: SECCIONES HIDRULICAS DE MODELAMIENTO TRAMO DE ESTUDIO.

ANEXO N 02: DATOS TABULARES

TABLA N A1: MODELAMIENTO CON PERIODO DE RETORNO TR=140 AOS

ANEXO N 01: Secciones Hidrulicas de Modelamiento: Tramo de estudio.Secciones TransversalesFigura. A1.01 SECCIONES TRANSVERSALES RS 950 A RS 600

Fuente: Elaboracin PropiaFigura. A1.02 SECCIONES TRANSVERSALES RS 560 A RS 480


Figura. A1.03 SECCIONES TRANSVERSALES RS 440 A RS 80


Figura. A1.04 SECCIONES TRANSVERSALES RS 40 A RS 0


Anexo 02: DATOS TABULARESTABLA N A1: Modelamiento del rio Ica con Periodo de Retorno Tr=140 aosFigura.A1.01 KM 0+950 A 0+000


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