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7/25/2019 Analisis Hidraulico Del Puente Magdalena,

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DISEO HIDRULICO DEL PUENTE MAGDALENA

HYDRAULIC DESIGN OF BRIDGE MAGDALENA

MARTNEZ RAMREZ KATIA. 1

PONSECA RIVERA MARTHA. 2

SNCHEZ ROMERO FERNANDO. 3

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTEFACULTAD DE INGENIERA CIVIL

RESUMEN

En este trabajo disearemos un puente hidrulicamente el cual pasar por el ro Magdalena, que es

parte de una subcuenca de la cuenca Jequetepeque. Obtendremos, de la subcuenca, sus parmetros

morfolgicos y de pluviometra; para ello, hemos obtenido el registro histrico de descargas, de la

pgina web de la ANA (Autoridad Nacional del Agua) cuya fuente es el SENHAMI, y

considerando los datos de las estaciones ubicadas en dicha cuenca, con estos valores determinar la

disponibilidad hdrica en base a la precipitacin mediante un Modelo Hidrolgico de Precipitacin -

Escorrenta. Utilizaremos los software ArcGis, Geo Hecras y Hecras para el modelamiento

hidrulico del puente.

PALABRASCLAVES:Precipitacin mxima, Precipitacin efectiva, Escorrenta, Caudal,

ArcGIS, Geo hecras, Hec Ras 4.1

ABSTRACT

In this paper, we designed a hydraulic bridge, which passed by a river (Magdalena) which is part of

a sub-basin of the Jequetepeque basin. Get subbasin, morphological parameters and rainfall; for

this, we obtained historical records of discharges, which were obtained from the website of the

ANA (National Water Authority), whose source is the SENHAMI, considering data from stations in

the basin, with these values determine water availability and maximum flood (points of interest)

based on the precipitation through a Hydrological Model Precipitation - Runoff.

We will use the ArcGis, Geo Hecras and Hecras software for hydraulic modeling of the bridge.

KEYWORDS:Maximun Raifall, Effective Rainfall, Flow, ArcGIS, Geo hecras, Hec Ras 4.1


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I. INTRODUCCIN

Un puente es una estructura destinada a salvar obstculos naturales, como ros, valles, lagos o

brazos de mar; y obstculos artificiales, como vas frreas o carreteras, con el fin de unir caminos de

viajeros, animales y mercancas. Los puentes son estructuras que los seres humanos han ido

construyendo a lo largo de los tiempos para superar las diferentes barreras naturales con las que se

han encontrado y poder transportar as sus mercancas, permitir la circulacin de las gentes y

trasladar sustancias de un sitio a otro. Dependiendo el uso que se les d, algunos de ellos reciben

nombres particulares, como acueductos, cuando se emplean para la conduccin del agua, viaductos,

si soportan el paso de carreteras y vas frreas, y pasarelas, estn destinados exclusivamente a la

circulacin de personas. Por la ciudad de Cajamarca, pasa el ro Magdalena, uno de los cuales esparte de la cuenca Jequetepeque, sobre ese ro disearemos hidrulicamente un puente con los

conocimientos adquiridos en clase y con el uso de programas para modelamiento y simulacin de

cuencas y puentes.

II.MATERIALES YMTODOS

La cuenca Magdalena est ubicada en el distrito de Magdalena, provincia de Cajamarca, la cual

tiene un rea de 409.331 Km2, una longitud de cauce de 30.70 Km y una pendiente de 0.30%.Su cota mnima es 1500 msnm y la mxima 4150 msnm.

Materiales:

Para la realizacin de este trabajo se necesit datos de precipitaciones los cuales fueron

obtenidos desde la pgina del ANA (Autoridad Nacional del Agua) cuya fuente es SENHAMI y se

logr recolectar informacin de las siguientes estaciones. Tabla 1.

Adems, se necesitaron datos topogrficos, los cuales fueron descargados desde la pgina de

descarga de informacin espacial del MED. Esta cartografa base consta de la informacin

topogrfica de todo el Per segn formato de la carta nacional en escala 1:100000.

Estaciones Coordenadas UTM Altitud Periodo de registroN S

Magdalena 9,197,562.86 759,208.99 1316 msnm 1965-2010Asuncin 9,190,487.43 774,181.28 2229 msnm 1965-2010San Juan 9,193,345.42 776,501.91 2353 msnm 1965-2010

Tabla 1Estaciones


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Mtodos:

De las precipitaciones mximas obtenidas se calcul, a travs del software Excel, su promedio y su

desviacin estndar, con la cual mediante la Distribucin Gumbel obtuvimos por cada estacin unaprecipitacin para un periodo de retorno determinado.

El clculo de la precipitacin media mxima se realiz con las reas obtenidas mediante el polgono

de Thiessen, el cual se obtuvo por el software ArcGis.

La precipitacin efectiva se calcul con la ecuacin de la curva nmero y la precipitacin media

mxima; con esta precipitacin por medio del Hidrograma triangular SCS se calcul el caudal pico,

el cual fue utilizado en la simulacin del caudal con el software Hec Ras, para disear, finalmente,

hidrulicamente el puente.

III.RESULTADOS

El cuadro con la Distribucin Gumbel por cada estacin arroj los siguientes resultados: Tabla 2.

Al obtener los resultados de la distribucin Gumbel y las reas de las estaciones que ms influyen en la

cuenca del Ro Magdalena, a travs del polgono de Thiessen, se obtiene la precipitacin media mxima, con

la cual se obtendr el caudal mximo. Tabla 3.

PRECIPITACIONES MAX. SEGN TRTr k Asuncin Magdalena San Juan2 -0.164272042 33.4136995 22.4421711 40.100585 0.719457416 47.9001958 30.6590465 49.8159502

10 1.304563213 57.4915169 36.099333 56.248370725 2.043845939 69.6101766 42.9731494 64.375751100 3.136680644 87.5244215 53.1342757 76.3899411150 3.45412908 92.7281811 56.0858965 79.879843500 4.394688714 108.146264 64.8311763 90.2199816

Estacin rea Pi Ai*Pi

Magdalena 53.91 56.0858965 3023.59068

Asuncin 174.09 92.7281811 16143.049

san juan 181.33 79.879843 14484.6119

rea Total 409.33 Total Ai*Pi 33651.252

Tabla 2Resultados Distribucin Gumbel Tr = 150 aos

Tabla 3Resultados Precipitacin Media Mxima


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Por tanto, la precipitacin media mxima es 82.21 mm.

Aplicando la ecuacin de la curva nmero y la precipitacin media mxima, la precipitacin

efectiva fue 71.44 mm.Con la precipitacin efectiva y la frmula de Kirpich, para cuencas grandes, se obtuvo un tiempo de

concentracin de 8,68 horas, un tiempo de retardo de 5.20 horas, un tiempo de pico de 8.15 horas,

un tiempo base de 21.76 horas y un caudal pico de 746.31 m3/s.

Con el caudal pico obtenido se simul el cauce principal en el software Hec-Ras 4.1 y se dise

hidrulicamente el puente Magdalena, con un coeficiente de Manning de 0.05, para caudales

naturales. Este puente tuvo una longitud de 400 m, un espesor de losa de 0.50 m, un ancho de 10 m,10 pilares cada 50 m; adems, la cota de fondo de la losa es de 5088.50 m. El manual de hidrologa,

hidrulica y drenaje recomienda, en la etapa de diseo de puentes: Cuando existe evidencia que la

corriente transporta material slido, troncos, palizada u otros objetos voluminosos, la altura libre

mnima asociada al nivel de aguas mximas deber ser, 2.5 m. (Figura 1)

IV.DISCUSIN

Figura 1Modelacin de puente y nivel de agua


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En este diseo hidrulico del puente Magdalena se observa que el caudal pico obtenido a travs del

hidrograma triangular SCS fue 746.31 m3/s. Con el caudal pico, el coeficiente de Manning para

cauces naturales 0.05, asumiendo un flujo supercrtico y siguiendo las recomendaciones del Manualde Hidrologa, Hidrulica y Drenaje obtenemos la simulacin del cauce principal de la subcuenca y

la modelacin del puente en el Hec Ras 4.1, el cual tiene como cota de fondo de la losa del puente

5088.5 m, el espesor del puente es 0.50 m, el ancho del puente es 10 m, la longitud del puente es de

400 m y tiene 10 pilares. Estas dimensiones, van a variar, puesto que se tom una distancia de

anlisis del ro muy grande, 6 Km aproximadamente, por recomendacin y porque puede existir en

distancias menores eventualidades no previstas en el rio, se debe tomar como mximo 500 m de

anlisis. La ubicacin del puente debe tener criterio, ya que se debe proyectar la construccin deuna futura carretera y el trnsito de las personas.

V.CONCLUSIONES

1. Con los datos obtenidos del ANA, el polgono de Thiessen y la distribucin Gumbel

obtuvimos la precipitacin mxima de la subcuenca para un periodo de retorno de 150 aos,

segn el Manual de Hidrologa, hidrulica y drenaje.

2.

El caudal pico calculado con el Histograma triangular es de 746.31 m3/s.3. La simulacin del cauce principal de la subcuenca Magdalena y el modelamiento del puente

se logr realizar con los programas Geo Hec ras y Hec - Ras 4.1. Adems, la altura libre

que se utiliz en el diseo del puente fue para que no tenga problemas con algn fenmeno

que pueda ocurrir con el transcurso de los aos.

4. La simulacin de cauce y el diseo del puente no va a ser muy certero, puesto que no se

proyect una futura carretera, al escoger el lugar del puente; adems, de haber tomado una

longitud de anlisis del ro muy extensa.

V.AGRADECIMIENTOS

Se agradece al docente encargado del curso Ing. Juan Cabrera Cabrera quien nos transmiti sus

conocimientos durante el ciclo para poder realizar con xito este trabajo.

Se agradece, tambin, a nuestra Alma Mater, la Universidad Privada del Norte, la cual abri sus

puertas a jvenes como nosotros, para prepararnos para un futuro competitivo y as formndonos

como personas de bien.

V.I.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS


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Parmetros geomorfolgicos de una cuenca. Disponible en:

http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/adamoreno/HIDRO/MORFOMETR%CDA%20DE

%20CUENCAS.pdf Parmetros geomorfolgicos de una cuenca. Disponible en: Aula Virtual UPN Juan

Cabrera Pluviometra de las estaciones de la subcuenca. Disponible en:

http://www.ana.gob.pe:8080/snirh2/consPluviometria.aspx

Mtodo del nmero de curva. Disponible en: Aula Virtual UPN Infiltracin - Juan Cabrera

Cabrera

Manual de Hidrologa, Hidrulica y Drenaje.

Simulacin bsica con Hec Ras. Juan Cabrera Cabrera.
http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/adamoreno/HIDRO/MORFOMETR%CDA%20DE%20CUENCAS.pdfhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/adamoreno/HIDRO/MORFOMETR%CDA%20DE%20CUENCAS.pdfhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/adamoreno/HIDRO/MORFOMETR%CDA%20DE%20CUENCAS.pdfhttp://www.ana.gob.pe:8080/snirh2/consPluviometria.aspxhttp://www.ana.gob.pe:8080/snirh2/consPluviometria.aspxhttp://www.ana.gob.pe:8080/snirh2/consPluviometria.aspxhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/adamoreno/HIDRO/MORFOMETR%CDA%20DE%20CUENCAS.pdfhttp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/adamoreno/HIDRO/MORFOMETR%CDA%20DE%20CUENCAS.pdf