DISEÑO DE DIQUE ENROCADO ACOMODADO

Esta estructura, es de sección trapezoidal y estará conformada por un espaldón o núcleo de tierra compactada y recubierta la cara húmeda con roca pesada de Dm=1.00m. Su inicio se ubica en el lugar de origen del desbordamiento de las aguas en época de máximas avenidas y sigue por la margen derecha hasta su intersección con el borde de la margen izquierda de una zanja de drenaje de aguas pluviales de la zona urbana de la localidad de Nuevo Jaén. Esta estructura, permitirá evitar la inundación de la zona urbana, ya que el nivel de la corona ha sido proyectado por encima del nivel histórico de inundaciones y su diseño hidráulico ha sido determinado en base al caudal de diseño para un período de retorno de 100 años. La longitud total del dique es de 500.00 m, dividido en dos tramos.

TRAMO ILongitud 230 m.La sección trapezoidal de Dique de tierra tendrá por dimensiones:Ancho de corona = 4.00 metros.Altura = Variable de acuerdo al perfil longitudinal según la morfología del terreno ribereño donde se emplazará dicha estructura.Talud = Z = 1, en la cara húmeda y z=1 en la cara seca.El dique funcionará como una estructura de cierre para garantizar la no

ocurrencia del desbordamiento de las aguas del río Chumanza en

época de máximas avenidas

TRAMO IILongitud: 270 m.La sección trapezoidal de Dique de tierra tendrá por dimensiones:Ancho de corona = 4.00 metros.Altura = Variable de acuerdo al perfil longitudinal según la morfología del terreno ribereño donde se emplazará dicha estructura.Talud = Z = 1, en la cara húmeda y z=1 en la cara seca.El dique funcionará como una estructura de cierre para garantizar la no

ocurrencia del desbordamiento de las aguas del río Chumanza en

época de máximas avenidas

El enrocado acomodado tiene como espesor inicial a nivel de corona

de 2.00 m y como característica principal dos secciones típicas.

La “Sección Típica A”, cuya altura es de 4.0 metros contados entre la

corona y la rasante de la uña de anclaje y la “Sección Típica B” cuya

altura es de 5.00 m.

Ambas secciones presentan una uña de anclaje de 2.00m de altura y

un ancho superior de 5.00 m. Estas medidas permiten contrarrestar el

efecto erosivo de las aguas en época de crecidas.

La pendiente del dique enrocado, tanto en corona, pantalla

antisocavante o uña de anclaje y cimentación es S = 0.020.

Con la finalidad de garantizar la estabilidad del dique enrocado en

época de avenidas donde el nivel de agua alcanza a cubrir la tres

cuartas partes de la altura del muro y éstas saturan el suelo que

conforma tanto el espaldón así como la sustentación tanto en la base

como en la pared (talud) y las posibles líneas de corriente que se

pudieran formar detrás del cuerpo del enrocado, para evitar que se

puedan arrastrar partículas finas del suelo, es que se ha considerado

una protección con un manto de filtro geo textil no tejido.

La vista en planta y perfil longitudinal del encauzamiento, se puede

apreciar en el Plano PPL en el Anexo.

Localización en Planta del dique enrocado.Para la localización y/o disposición en planta de las obras de

encauzamiento para controlar el nivel de inundación, así como la

erosión del talud del cauce del río Chumanza, ha sido necesario utilizar

los resultados del estudio Topográfico de la zona de escurrimiento.

También ha sido necesario definir primeramente el emplazamiento del

eje del dique enrocado de tal manera de adecuarse a la tendencia del

flujo de llegada (aguas arriba), así como en el punto de salida (aguas

abajo). Se ha considerado el empotramiento tanto en el inicio como en

el extremo final de cada tramo del dique enrocado.

En el Plano PH del Anexo, se presenta la localización en planta del

encauzamiento proyectado.

Longitud del dique enrocado.La longitud total (Tramo I más Tramo II) del dique enrocado

acomodado es de 500.00 metros,

En la descripción de las obras, se detallan los componentes

estructurales del encauzamiento.

Elevación y Pendiente de la corona del dique enrocado.La elevación o altura del enrocado es de 4.00 m., la misma que está en

función del tirante de diseño que es de 2.90 m y que responde a la

configuración morfológica del cauce o lecho sobre el cual descansa la

base o solera. A la altura del tirante de agua se le ha sumado el borde

libre que es 1/3 de Y. Por lo tanto la altura del muro es de 4.00m.

La pendiente de la corona es igual a la pendiente de la solera del

encauzamiento y es equivalente a S = 0.020

Talud de las caras del dique enrocado.Teniendo en consideración la disposición geométrica de la sección del

enrocado, el talud de la cara húmeda es z = 1, y el talud de la cara

seca del enrocado es de z=1.

En lo que respecta al espaldón, el talud externo es de z=1.5 es decir

presenta una sección trapezoidal.

Estos taludes en ambas caras, garantizan la estabilidad de las

estructuras conformadas por roca pesada de 1.0 m de diámetro

medio debidamente acomodada a máquina.

Permeabilidad del dique enrocado.El recubrimiento es permeable, con la finalidad de contrarrestar de

manera directa los posibles efectos de sub presión que se pudieran

presentar si esta fuera impermeable. Así mismo para garantizar

permeabilidad y estabilidad, es que se ha considerado en el diseño

del recubrimiento del enrocado la instalación de un manto geo textil

no tejido que hará las veces de filtro, de tal manera de evitar la fuga

de finos que se pudiera dar como consecuencia de las líneas de

corriente que se van a presentar debajo del enrocado..

A continuación, se presentan las secciones típicas del dique

enrocado en sus dos tramos.

ESTABILIDAD DEL ENROCADO ACOMODADO EN EL TALUD DEL RÍO CHUMANZA.

Criterios para la verificación:Se ha considerado la construcción de un enrocado

acomodado en el talud del cauce margen derecha del río

Chumanza, el cual descansa sobre una uña de cimentación

más conocida como uña de anclaje o base del enrocado.

Teniendo en consideración que el enrocado, no constituye

una estructura sujeta a presiones de relleno lateral, conviene

que la verificación de su estabilidad se realice para la

condición más crítica y esta sucede cuando el tirante de agua

corresponde al nivel de la avenida de diseño y será la fuerza

hidrostática la que actúe en la cara húmeda del enrocado.

Sin embargo, es preciso indicar que las características

geométricas del cuerpo del enrocado, así como el talud lo

hacen más estable.

El diseño hidráulico, comprende la geometría de la

estructura, así como el predimensionamiento .Una vez

diseñada la sección transversal del enrocado, los cálculos

estructurales correspondientes se han basado en la

comprobación de la estabilidad al deslizamiento, ya que su

robustez no permite la falla por volcamiento ni

punzonamiento.

El emplazamiento del enrocado acomodado, se presenta en

el Plano Planteamiento hidráulico PH.

Según el diseño propuesto, las dimensiones y características

del enrocado acomodado, se muestran en el siguiente

gráfico:

A continuación desarrollamos la verificación de la estabilidad

al deslizamiento del enrocado acomodado.

a) Calculo de la Estabilidad del enrocado acomodado.

a.1.- PARA LA “SECCIÓN TÍPICA A”, cuando la altura del dique es 4.00m.

Debemos tener en consideración que, la fuerza FR que se opone

al deslizamiento o movimiento de las rocas que conforman el

enrocado, está definida mediante la siguiente expresión:

Fr = W TgᶲP = (PW.H2)/2

Dónde:

FR = Fuerza resistente que se opone el deslizamiento del

enrocado (kg/m).

P = Presión que ejerce el agua sobre el enrocado (Kg/m2).

W = Peso del enrocado (Kg).

ᶲ = Ángulo de reposo del material

PW = Peso específico del agua (Kg/m3)

H = Tirante de agua en avenida de diseño (m).

A = área de la sección transversal del enrocado (m2)

λr= Peso específico de la roca (Kg/m3) = 2,670 kg/m3

Nota: El enrocado presenta un porcentaje de vacíos de 15%

λr = (2,670)(0.85) = 2,269.50 = 2,270 kg/m3

Procedimiento de cálculo.

Según la figura:

W = A.(λr)

W = (18.00 m2)(2,270 Kg/m3)

W = 40,860.00 Kg.

Luego calculamos FR.FR = (18.00 m2)(2,270 Kg/m3)( Tang 45°)

FR = 40,860.00 Kg

Luego calculamos

P = (PW.H2)/2 Dando valores:

P = (1,000 kg/m3)(2.90 m)2/2

P = 4,205.00 Kg/m2

Hecho el análisis correspondiente a los resultados, se tiene que la

fuerza resistente FR es 10 veces mayor a la presión que ejerce el

agua sobre la cara húmeda del enrocado, lo que significa que el

enrocado acomodado es lo suficientemente estable y no podrá

ser arrastrado por la corriente de agua.

Entonces:

FR = 10 P

Por lo tanto, el dimensionamiento y la sección geométrica del

enrocado acomodado queda definido como se indica en la figura

anterior.

a.2.- PARA LA “SECCIÓN TÍPICA B”, cuando la altura del dique es 5.00m.

Debemos tener en consideración que, la fuerza FR que se opone

al deslizamiento o movimiento de las rocas que conforman el

enrocado, está definida mediante la siguiente expresión:

Fr = W TgᶲP = (PW.H2)/2

Dónde:

FR = Fuerza resistente que se opone el deslizamiento del

enrocado (kg/m).

P = Presión que ejerce el agua sobre el enrocado (Kg/m2).

W = Peso del enrocado (Kg).

ᶲ = Ángulo de reposo del material

PW = Peso específico del agua (Kg/m3)

H = Tirante de agua en avenida de diseño (m).

A = área de la sección transversal del enrocado (m2)

λr= Peso específico de la roca (Kg/m3) = 2,670 kg/m3

Nota: El enrocado presenta un porcentaje de vacíos de 15%

λr = (2,670)(0.85) = 2,269.50 = 2,270 kg/m3

Procedimiento de cálculo.

Según la figura:

W = A.(λr)

W = (20.00 m2)(2,270 Kg/m3)

W = 45,400.00 Kg.

Luego calculamos FR.FR = (20.00 m2)(2,270 Kg/m3)( Tang 45°)

FR = 45,400.00 Kg

Luego calculamos

P = (PW.H2)/2 Dando valores:

P = (1,000 kg/m3)(2.90 m)2/2

P = 4,205.00 Kg/m2

Hecho el análisis correspondiente a los resultados, se tiene que la

fuerza resistente FR es 10 veces mayor a la presión que ejerce el

agua sobre la cara húmeda del enrocado, lo que significa que el

enrocado acomodado es lo suficientemente estable y no podrá

ser arrastrado por la corriente de agua.

Entonces:

FR = 10 P

Por lo tanto, el dimensionamiento y la sección geométrica del

enrocado acomodado queda definido como se indica en la figura

anterior.