Amorin, V. - Flores, A Poster
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ANÁLISIS G EOTÉCNICO E HIDRÁULICO P ARA EL DISEÑO DE ENROC ADOS DE DEFENSAS RIBEREÑAS Vladimir Amorin, Alfredo Flores, Joel Moreno Naylamp Ingenieros S.A.C., Jr. Venus 897- Cercado de Lima [email protected], [email protected], [email protected] El sector ubicado entre las progresivas km 289+900 al km 290+100 del Corredor Interoceánico del Norte (IIRSA Norte) en el distrito de Jazán, Bongará, Amazonas (Fig. N°2). Muestra el talud inferior inestable a consecuencia de la erosión generada por los flujos de agua del río Utcubamba. La erosión se incrementa en los meses de fuertes lluvia. El presente trabajo incluye análisis hidrológicos-hidráulicos y geotécnicos; para los cálculos hidráulicos se emplearon datos de precipitación pluvial, analizando la frecuencia de la precipitación máxima, obteniendo el caudal promedio del rio (usando el software HEC-HMS 3.5) igual a 1084.5 m 3 /s. Se elaboró un modelo hidráulico (usando el software HEC-RAS), para el cálculo de la socavación general se utilizó el método de la LISCHTVAN – LEBEDIEV, obteniendo valor de 1.99 m. Mediante el análisis granulométrico de los sedimentos del lecho del rio, se determinó el D 50=100 mm (valor usado en el cálculo de la socavación). Con estos análisis se diseñaron tanto el espesor, como las pendientes a emplear en la construcción de la defensa ribereña. RESUMEN EJECUTIVO ANÁLISIS GEOTÉCNICO ANÁLISIS HIDRÁULICO CONCLUSIONES REFERENCIAS CALCULO DE LAS CARAC TERÍSTICAS DEL ENROCADO Bu Hm Q donde cohesivo material en Ho D Ho hs cohesivo no material en Ho D Ho hs x x 3 / 5 1 1 18 . 1 5 3 / 5 1 1 28 . 0 50 3 / 5 ) 60 . 0 ( ) 68 . 0 ( Fórmula empleada: En nuestro caso corresponde a material no cohesivo. El valor promedio corresponde a 1.99 metros. ÁREA DE ESTUDIO Fi g 1. Vist a de l a zon a ero si ón de r ib e ra s. Fi g 2 . Ubi ca ci ón del ár ea d el es tudi o. Fig 3. Curva granulométrica del material del lecho del río Utcubamba. Fig 4. Sección típica del Modelo Hidraulico con el HEC-RAS. Fig 5. Sección Típica del diseño del Enrocado. Las características del enrocado de la defensa ribereña, se emplean datos como: gravedad especifica de la roca a usar (SS), velocidad media del flujo (V) y el factor de seguridad (SF). El tamaño de roca a empl ear en el enrocado corre spond e a 1.00 metro s, y el valo r calculado del espesor del enrocado a usar es de 2.00 metros, fig. 5. Para el cálculo de estabilidad del revestimiento del enrocado, los parámetros a usar corresponden al peso específico de la roca a usar (γa), el tirante de diseño ( t ), pendiente del tramo de estudio (fondo del lecho (S)), factor de talud , ángu lo de talud (K), ángulo de fricción interna del material, coeficiente de Shields (C). Se calcu laron el esfue rzo máximo cortante actuante ( t a) y el esfuerzo cortante crítico ( t c). t a= 53.20 t c=66.09 Se cumple t a<t c, por lo tanto el reve sti mie nto del enr ocad o es estable para ángulos de taludes superiores a 33.69°. Mediante el análisis de la precipitación plu vial y las características de la cuenca hidrográfica se determinó el tiempo de concentración en horas. Empleando estos datos, usando el softwar e HEC-HMS 3.5, se calculó así el caudal promedio igual a 1084.5 m3/s. Se elaboró un model o hidráu lico, usando el softwar e HEC-RAS, determinando perfiles de la superficie del agua, niveles de fondo, velocidad de la sección y la socavación. Ver Fig. 4. Para el cál cul o de la socav aci ón, se empl eó el método de LIS CHTVAN – LEBEDI EV (bas a en la det ermi nac ión de la condición de equilibrio entre la velocidad media de la corriente que se requiere para erosionar con materia l de diámet ro y densid ad conocidos). Las facies sedimentarias cuaternarias presentes, son las típicas en un ambiente fluvial de medio curso, secuencias grano decrecientes de conglomerados con laminaciones en artesas a la base y limo arcillas al tope (llanuras de inundación). Los conglomerados matriz soportada, con diámetro de clastos promedio de 20 cm, y ocasionales bloques de calizas y areniscas de 2 metros de diámetro. La zona está afectada por fallas inversas y de rumbo, así como pliegues anticlinales, se observan una mayor actividad tectónica hacia la zona de Pomacochas, donde estratigráficamente presenta una transición entre el Grupo Goyllarisquizga y el Grupo Oriente. Se llevó a cabo investigaciones geotécnicas mediante excavaciones de trincheras, tanto en el talud inferior como en el lecho del río, determinand o las caracterís ticas físicas de los suelos y la granulome tría global del lecho del rio. Los suelos encontrados corresponden a arenas arcillosas con grava, sub redondeada, con finos plásticos (SC) no saturados. En cuanto a la granulometría global del lecho del río, el D50 tiene un valor de 100 mm, valor con el que se calcula la socavación. Ver Fig. 3. Los aná lisi s geotéc nico s hidráulico s, det ermi nan las car act erís tica s estr uct ura les, dime nsi ones y estabilidad de la estructura de contención ante la erosión del río Utcubamba. La granulometría promedio del lecho del río corresponde a 10 cm, el caudal promedio a 1084.5 m3/s, parámetros con los que se determinó la socavación promedio de 1.99 metros. El espesor de la uña del enrocado de 2 metros, dicha uña deberá estar por debajo de la altura de socavación para garantizar el buen funcionamiento de la estructura. El talud del revestimiento debe ser de H=1.5: V=1 o superior en la distancia horizontal, lo cual garantiza la estabilidad del revestimiento. Brown, S. A. and Clyde, E.S. 1989. Desing of Rip Rap Revetment, HEC-11. FHWA-IP-016, Federal Highway Administration. Washington D.C. Chow V.T., Maidment D.R. and Mays L.W. 1988. Applied Hydrology. McGraw-Hill, Inc. New York. Aliaga, M. 2003. Estudio geológico geotécnico para la rehabilitación de la carretera Corral Quemado - Rio Nieva, tramo I: Puerto Naranjitos - Pedro Ruiz. Universidad Nacional Mayor de San Marcos, T esis para optar el título Ingeniero Geólogo, p. 53-54. Gonzales de Vallejo, L. 2002. Ingeniería Geológica, Pearson Educación, 744 p. HEC-RAS. 1998. River Stability Analysis. U.S. Army Corp of Engineers USA. Sánchez A. et al. 1997. Geología de los cuadrángulo s de Tarapot o, Papa Playa, Utcurarca y Yanayacu . Bol. N? 94, INGEMMET Serie A, p. 58-64.
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Geologia
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ANLISIS GEOTCNICO E HIDRULICO PARA EL DISEO DE ENROCADOSDE DEFENSAS RIBEREAS
Vladimir Amorin, Alfredo Flores, Joel Moreno
Naylamp Ingenieros S.A.C., Jr. Venus 897- Cercado de Lima
[email protected], [email protected], [email protected]
El sector ubicado entre las progresivas km 289+900 al km 290+100 del Corredor Interocenico del Norte
(IIRSA Norte) en el distrito de Jazn, Bongar, Amazonas (Fig. N2). Muestra el talud inferior inestable a
consecuencia de la erosin generada por los flujos de agua del ro Utcubamba. La erosin se incrementa en
los meses de fuertes lluvia.
El presente trabajo incluye anlisis hidrolgicos-hidrulicos y geotcnicos; para los clculos hidrulicos se
emplearon datos de precipitacin pluvial, analizando la frecuencia de la precipitacin mxima, obteniendo
el caudal promedio del rio (usando el software HEC-HMS 3.5) igual a 1084.5 m3/s.
Se elabor un modelo hidrulico (usando el software HEC-RAS), para el clculo de la socavacin general
se utiliz el mtodo de la LISCHTVAN LEBEDIEV, obteniendo valor de 1.99 m.
Mediante el anlisis granulomtrico de los sedimentos del lecho del rio, se determin el D50=100 mm
(valor usado en el clculo de la socavacin).
Con estos anlisis se disearon tanto el espesor, como las pendientes a emplear en la construccin de la
defensa riberea.
RESUMEN EJECUTIVO
ANLISIS GEOTCNICO
ANLISIS HIDRULICO
CONCLUSIONES
REFERENCIAS
CALCULO DE LAS CARACTERSTICAS DEL ENROCADO
BuHm
Qdonde
cohesivomaterialenHoD
Hohs
cohesivonomaterialenHoD
Hohs
x
x
3/5
1
1
18.1
5
3/5
1
1
28.0
50
3/5
)60.0
(
)68.0
(
=
-=
-=
+
+
a
b
a
b
a
Frmula empleada:
En nuestro caso corresponde a material no cohesivo.
El valor promedio corresponde a 1.99 metros.
REA DE ESTUDIO
Fig 1. Vista de la zona erosin de riberas. Fig 2. Ubicacin del rea del estudio.
Fig 3. Curva granulomtrica del material del lecho del ro Utcubamba.
Fig 4. Seccin tpica del Modelo Hidraulico con el HEC-RAS.
Fig 5. Seccin Tpica del diseo del Enrocado.
Las caractersticas del enrocado de la defensa riberea, se emplean
datos como: gravedad especifica de la roca a usar (SS), velocidad
media del flujo (V) y el factor de seguridad (SF). El tamao de roca
a emplear en el enrocado corresponde a 1.00 metros, y el valor
calculado del espesor del enrocado a usar es de 2.00 metros, fig. 5.
Para el clculo de estabilidad del revestimiento del enrocado, los
parmetros a usar corresponden al peso especfico de la roca a usar
(a), el tirante de diseo (t), pendiente del tramo de estudio (fondo
del lecho (S)), factor de talud, ngulo de talud (K), ngulo de
friccin interna del material, coeficiente de Shields (C).
Se calcularon el esfuerzo mximo cortante actuante (ta) y el
esfuerzo cortante crtico (tc).
t a= 53.20
t c= 66.09
Se cumple ta
