estudios hidráulico-hidrológicos para puentes
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INGENIERIA CIVIL
SEXTO SEMESTRE
CARRETERAS
ESTUDIOS HIDRULICO
HIDROLGICOS PARA PUENTES.
CARVAJAL HERNANDEZ JUAN
MORENO COELLO JAVIER
OREA RAMREZ RICARDO
SANTOS BERNARDINO JOS EDUARDO
MEDINA PERALTA PABLO
ING: MILTON CUESTA MARTINEZ.
AULA: 27B CRUPO: D
HORARIO: 17:00 A 18:00 HRS
INSTITUTO TECNOLGICO DE TEHUACN
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INDICE
INGENIERA CIVIL
CARRETERAS
ESTUDIOS HIDRULICOHIDROLGICOS PARA
PUENTES.
1.1 Ejecucin De Estudios, Proyectos Y Consultoras. NLEG2
1.2 Trabajos De NPRYCAR106002
1.3 Procesamiento De Informacin .NPRYCAR106003
1.4 Anl NPRYCAR106004
1.5 Anlisis NPRYCAR106005
1.6 Ejemplo De Productos A Entregar Despus Del Los Estudios Hidrulico-
Hidrolgicos Para Puentes.
1.7 Herramientas para el clculo de los anlisis Estudios Hidrulico-
Hidrolgicos para Puentes.
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EJECUCIN DE ESTUDIOS, PROYECTOS Y CONSULTORAS
CONTENIDO
Esta Norma contiene criterios de carcter general sobre la ejecucin, medicin y pago de los
servicios relacionados con la obra pblica, que realice la Secretara con recursos propios o a
travs de un Contratista de Servicios, con el propsito de concebir y proyectar las obras para
la infraestructura del transporte.
ESTUDIOS
La ejecucin de un estudio comprende los trabajos de campo, laboratorio y gabinete que se
deben realizar para establecer las variables que determinan la concepcin, el diseo, el
comportamiento y las condiciones reales en las que se realizar y operar una obra. Los
estudios pueden ser bsicos o de detalle, segn se establece a continuacin.
ESTUDIOS BSICOS
Los estudios bsicos son los que tienen por objeto determinar todos aquellos factores
generales, de carcter social, cultural, ambiental, operacional, tcnico y econmico, que
permiten la definicin de una obra por construir conforme a la planeacin de la
infraestructura del transporte.
ESTUDIOS DE DETALLE
Los estudios de detalle tienen el propsito de determinar, de la forma ms precisa posible,
todas aquellas variables, tcnicas y ambientales, que inciden en el diseo de los elementos
que integran una obra o que determinen su comportamiento.
PROYECTOS
La ejecucin de un proyecto comprende desde las actividades necesarias para concebir,
disear y definir una obra, incluyendo todos los elementos que la integran, hasta la expresin
de sus caractersticas en planos, especificaciones y otros documentos, de tal manera que el
constructor tenga los datos necesarios para que pueda ejecutar la obra, tal y como sea
concebida por el proyectista. Los proyectos pueden incluir la ingeniera bsica y/o la
ingeniera de detalle, mismas que se explican a continuacin.
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INGENIERA BSICA
La ingeniera bsica es el conjunto de actividades necesarias para determinar, de acuerdo con
la planeacin de la infraestructura para el transporte y con apoyo en los estudios bsicos, el
tipo de obra que se debe realizar, el servicio que prestar, el sitio donde se construir si es
puntual o la ruta si es lineal, estableciendo las caractersticas generales de su operacin y
geometra, as como sus ejes principales.
INGENIERA DE DETALLE
La ingeniera de detalle comprende todas las actividades que se requieran para disear, con
base en la ingeniera bsica y en los estudios de detalle, todos los elementos de la obra por
realizar, estableciendo en los planos, en las especificaciones y en otros documentos grficos
y/o electrnicos, la composicin, el arreglo, la forma, los materiales, la resistencia, las
dimensiones, los acabados, los conceptos y las cantidades de obra de cada elemento.
CONSULTORAS
Las consultoras son los servicios profesionales que presta un experto de reconocido prestigio
en su mbito de competencia, para examinar, dictaminar y resolver algn problema
especfico en relacin con la infraestructura del transporte o para asesorar, aconsejando o
ilustrando al Ingeniero, sobre la forma de solucionar correctamente los problemas que se
presenten en una determinada disciplina.
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TRABAJOS DE CAMPO
RECONOCIMIENTO DE CAMPO
El reconocimiento de campo a que se refiere la Fraccin E.2. de la Norma
NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes, que
tiene el propsito de corroborar la informacin que se indica en la Clusula D. y en la
Fraccin E.1. de esa Norma; recabar los datos que sean tiles para determinar las
caractersticas fisiogrficas y, en su caso, hidrolgicas de la cuenca; conocer el
comportamiento histrico de la corriente natural y programar los trabajos de campo para el
levantamiento topogrfico, debe ser realizado por un especialista en hidrulica con
conocimientos de topografa, considerando lo siguiente:
CORROBORACIN DE LA INFORMACIN DISPONIBLE
Debido a que la informacin que se recabe, normalmente se genera con mucha anterioridad
respecto al momento en que se ejecuta el estudio, es necesario verificar, entre otros, los
siguientes aspectos que puedan influir en la determinacin de las caractersticas de la cuenca:
Que la informacin contenida en las cartas topogrficas y mostrada en las fotografas
areas, no haya sufrido cambios sustanciales debidos a la construccin de obras,
explotacin de recursos y/o desastres naturales.
Que la edafologa, el tipo y uso del suelo, el tipo y la densidad de la vegetacin
continen como se indica en las cartas correspondientes.
Que durante el lapso que abarquen los registros que, en su caso, se obtengan de las
estaciones hidromtricas, pluviogrficas y pluviomtricas, no se hayan realizado obras
tales como presas, bordos, desvos y encauzamientos, entre otros, que provoquen
cambios en las caractersticas hidrolgicas de la cuenca.
OBTENCIN DE DATOS DE CAMPO
Durante el reconocimiento de campo y particularmente cuando no exista o sea deficiente la
informacin fisiogrfica e hidrolgica disponible o en el caso de que dicha informacin haya
sufrido alteraciones, segn se indica en la Fraccin anterior, se recaban, entre otros, los
siguientes datos:
Tipo, magnitud y causa de las alteraciones topogrficas que influyan en los
escurrimientos, asentndolas en las cartas topogrficas y/o fotografas areas, en
forma de croquis.
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Las alteraciones y sus causas, incluyendo cualquier cambio en las caractersticas de los
suelos y materiales superficiales del terreno, y sus estados de humedad, que influyan
en los escurrimientos, indicando esta informacin en las cartas edafolgicas, de uso
de suelos y/o fotografas areas.
Tipo, densidad y alteraciones de la vegetacin dentro de la cuenca, registrando esta
informacin en las cartas edafolgicas, de uso de suelo y/o fotografas areas, en
forma de croquis, con el propsito de hacer confiables los coeficientes de
escurrimiento de la cuenca, as como de rugosidad del cauce y de las llanuras de
inundacin que se determinen.
Tipo, geometra, dimensiones, ubicacin y funcionamiento de las obras construidas
dentro de la cuenca, que influyan en su funcionamiento hidrulico, asentndolas en
forma de croquis, en las cartas topogrficas y/o fotografas areas.
Tipo y dimensiones de los cuerpos flotantes en la corriente, generalmente
constituidos por los rboles de la cuenca, sobre todo los cercanos al cauce, para fijar
la longitud mnima de los claros del puente.
Tipo y dimensiones de los materiales arrastrados sobre el fondo del cauce principal,
tales como rocas, cantos rodados, grava y arena, entre otros.
Los niveles alcanzados por el agua en el cauce, particularmente durante la creciente
mxima de que se tenga noticia, que determinan el gasto mximo observado en
campo (QMOC), precisando si sta ocurri slo en una ocasin y en caso contrario
su frecuencia, estimando su periodo de retorno. Esta informacin se obtiene
consultando a los lugareos. Si esa creciente ocurri recientemente (uno o dos aos),
se pueden definir las trazas en el terreno natural del nivel alcanzado por el agua,
detectando las huellas de arrastres en suspensin que la corriente haya dejado. Estos
datos slo se reportan en los sitios donde se obtenga informacin confiable, evitando
aceptar datos que no hayan sido determinados con informacin de campo veraz.
La tendencia del ro a depositar o a socavar su fondo, a fin de considerar el espacio
libre vertical en el primer caso o el incremento de la profundidad de la cimentacin
en el segundo.
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PROGRAMACIN DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO
Durante el reconocimiento de campo se programan los trabajos para el levantamiento
topogrfico, atendiendo los aspectos que enseguida se sealan, para determinar las
dimensiones del rea por levantar, las longitudes de los perfiles para la pendiente
geomtrica o hidrulica y de construccin, as como la ubicacin de las secciones
hidrulicas, tomando en cuenta la elevacin del agua durante la creciente mxima de que
se tenga noticia.
CAMBIOS DE DIRECCIN DEL CAUCE
Para cauces con llanuras de inundacin o con inestabilidad y/o erosin en sus mrgenes,
conviene que el levantamiento topogrfico comprenda los cambios de direccin que
presente la corriente en una distancia tal que permita definir las obras auxiliares de
encauzamiento y proteccin que se requieran.
Ubicacin de las secciones hidrulicas
Las secciones hidrulicas se ubican, de preferencia, en tramos rectos del cauce en estudio
donde la seccin y pendiente sean sensiblemente uniformes, condiciones necesarias para
aplicar el Mtodo de Manning; en sitios donde el cauce no presente cadas,
estrechamientos naturales ni desbordamientos o stos sean de poca importancia. Ha de
evitarse ubicarlas en sitios donde existan pozas naturales o debidas a la extraccin de
materiales.
Si las llanuras de inundacin son muy extensas, de ms de un (1) kilmetro de ancho, la
ubicacin de las secciones hidrulicas se apoyar en las fotografas areas a que se refiere
la Fraccin D.3. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-
Hidrolgicos para Puentes.
Cuando exista una confluencia de dos escurrimientos cercana al cruce del cauce con el
eje de proyecto de la carretera, que pudiera influir en el comportamiento hidrulico del
nuevo puente, es necesario ubicar al menos una seccin hidrulica sobre el cauce en
estudio y otra en el afluente, ambas aguas arriba de la confluencia, as como una aguas
abajo, de manera que sea posible precisar la influencia del afluente sobre el cauce en
estudio.
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LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO
Con base en el proyecto geomtrico de la carretera a que se refiere la Fraccin D.1. de la
Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para
Puentes, el Ingeniero o Contratista de Servicios debe ejecutar el levantamiento
topogrfico, atendiendo los siguientes aspectos:
PERSONAL Y EQUIPO DE TOPOGRAFA
El personal y el equipo para el levantamiento topogrfico han de cumplir con los
siguientes requisitos:
El personal debe ser especializado en la realizacin de este tipo de estudios. El
responsable tcnico debe ser un especialista en hidrulica, con conocimientos de
topografa.
El equipo debe estar integrado cuando menos por un trnsito con precisin
mnima de un (1) minuto y un nivel fijo.
EJE DE PROYECTO DE LA CARRETERA
El eje de proyecto de la carretera en el rea por estudiar se replantea y nivela como se indica
a continuacin:
Replanteo del eje de proyecto
Con base en las referencias topogrficas establecidas en el proyecto geomtrico, se replantea
el eje de proyecto de la carretera, indicando con estacas, las estaciones cerrada cada veinte
(20) metros y mediante trompos con tachuela los puntos singulares, como los de inflexin
(PI), principio de curva (PC), trmino de curva (PT), as como los puntos sobre tangentes
(PST), entre otros, en una longitud mnima de trescientos (300) metros a cada lado de los
probables apoyos extremos del puente. En el caso del cruce de barrancas profundas, el
replanteo se limita a una distancia de cien (100) metros ms all de las intersecciones de la
subrasante del proyecto geomtrico con el terreno natural o lneas de paso.
Cuando se trate de cauces con llanuras de inundacin extensas, de ms de un (1) kilmetro
de ancho, el replanteo se realiza en una longitud mnima que abarque el o los cauces
principales y que se extienda dentro de la zona de inundacin por lo menos doscientos (200)
metros a cada lado de los probables apoyos extremos del puente. Los cadenamientos se
miden al centmetro y las deflexiones al minuto.
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Adicionalmente, se construyen dos monumentos en cada una de las mrgenes del cauce, si
es posible fuera del nivel alcanzado por el agua durante la creciente mxima de que se tenga
noticia, bien referenciados y alineados sobre la tangente del eje de proyecto.
NIVELACIN DEL EJE DE PROYECTO
Para obtener los datos que permitan elaborar los planos de Perfil de Construccin y Perfil
Detallado, una vez replanteado el eje de proyecto de la carretera y a partir de los bancos de
nivel considerados en el proyecto geomtrico, se nivela obteniendo las elevaciones, con
aproximacin al centmetro y comprobacin de ida y vuelta, de todos los quiebres del
terreno natural, de las estaciones cerradas cada veinte (20) metros y de los puntos singulares
como los de inflexin (PI), principio de curva (PC), trmino de curva (PT), as como de los
puntos sobre tangente (PST), entre otros, cubriendo el ancho del cauce hasta treinta (30)
metros como mnimo, ms all de las trazas con el terreno natural del nivel alcanzado por el
agua durante la creciente mxima de que se tenga noticia o en una longitud igual a la
estimada para el puente si sta resulta mayor, o en el caso de viaductos, hasta sesenta (60)
metros ms all de las lneas de paso. En el resto del eje replanteado, slo se nivelan las
estaciones cerradas cada veinte (20) metros, as como los monumentos a que se refiere el
Inciso D.2.1. De esta Norma. Si es necesario para definir la rasante del puente o cuando se
trate de cauces con llanuras de inundacin extensas, de ms de un (1)_kilmetro de ancho,
los datos levantados en el campo se complementan con los que proporcione el proyecto
geomtrico mencionado, hasta cubrir en el ltimo caso, toda el rea inundable hacia ambos
lados del cauce principal.
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PROCESAMIENTO DE INFORMACIN
El Ingeniero o Contratista de Servicios debe procesar, como se indica en el Manual
MPRYCAR106003, Procesamiento de Informacin, la informacin fisiogrfica e
hidrolgica disponible, as como todos los datos obtenidos durante el reconocimiento de
campo y el levantamiento topogrfico a que se refieren la Clusula D. y las Fracciones E.1.,
E.2. y E.3. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-
Hidrolgicos para Puentes, para determinar las caractersticas fisiogrficas e hidrolgicas de
la cuenca en estudio, que a continuacin se indican:
CARACTERSTICAS FISIOGRFICAS
Las caractersticas fisiogrficas que se deben determinar son:
REA DE LA CUENCA
Es la superficie del terreno que contribuye al escurrimiento, dirigindolo hacia el cauce
principal y sus tributarios, delimitada por el parteaguas o lnea imaginaria que se ubica en los
puntos de mayor elevacin topogrfica.
PENDIENTE MEDIA Y LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL
Es la pendiente media del cauce principal o corriente de mayor longitud dentro de la cuenca,
medida desde su inicio hasta el sitio donde se ubicar la obra por proyectar. Las corrientes
de menor longitud se consideran tributarias del cauce principal.
COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO DE LA CUENCA
Es el coeficiente que permite inferir, mediante el Mtodo Racional, la infiltracin del agua en
el suelo y la relacin entre el agua que escurre y la que se precipita, factores que determinan
el escurrimiento en el cauce principal debido a la precipitacin sobre la cuenca. Este
coeficiente est determinado por las condiciones de la superficie de la cuenca, dadas por la
geologa, el tipo y el uso del suelo, el tipo y densidad de la vegetacin, y la existencia de
cuerpos de agua, naturales o construidos por el hombre.
PENDIENTES HIDRULICAS MEDIAS DEL CAUCE PRINCIPAL
Son las pendientes medias determinadas, siempre que sea posible, en doscientos (200)
metros o dos (2) veces el ancho del ro o arroyo, lo que resulte mayor, aguas arriba de cada
seccin hidrulica considerada, con base en el perfil que determina la pendiente geomtrica
o hidrulica, obtenido como se indica en la Fraccin D.5. de la Norma
NPRYCAR106002, Trabajos de Campo.
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Dichas pendientes medias han de ser integradas en el plano de Pendiente y Secciones
Hidrulicas a que se refiere el Inciso E.3.5. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin
de Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes, sealando sus elevaciones para cada
seccin hidrulica y servirn para determinar la velocidad y el gasto del flujo.
COEFICIENTES DE RUGOSIDAD
Son los coeficientes que permiten determinar, mediante el Mtodo de Manning, la velocidad
y el gasto del flujo para cada uno de los tramos de las secciones hidrulicas consideradas.
Estos coeficientes estn determinados por las condiciones del cauce principal y, en su caso,
de sus llanuras de inundacin, dadas por el tipo, la densidad y la distribucin de la
vegetacin, por las caractersticas de los materiales que constituyan el cauce y por los tirantes
de agua que se tengan, y han de ser integrados en el plano de Pendiente y Secciones
Hidrulicas a que se refiere el Inciso E.3.5. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin
de Estudios Hidrulico- Hidrolgicos para Puentes.
FUNCIONAMIENTO HIDRULICO DEL CAUCE PRINCIPAL
Es el funcionamiento que presenta el cauce principal, debido a los almacenamientos de agua,
naturales o artificiales, u otras obras hidrulicas que puedan influir en su comportamiento y
que deben ser analizados definiendo la forma en que afectan al escurrimiento.
CARACTERSTICAS HIDROLGICAS
Las caractersticas hidrolgicas que se deben determinar son:
CARACTERSTICAS DE LA PRECIPITACIN
La precipitacin est caracterizada por la intensidad de las lluvias y su distribucin en el
tiempo, determinadas a partir de los datos obtenidos de las estaciones pluviogrficas y
pluviomtricas, que permiten estimar los escurrimientos que han de utilizarse en el diseo de
la obra, de acuerdo con las duraciones de las tormentas y los periodos de retorno que se
establezcan conforme a lo indicado en la Clusula D. de la Norma NPRYCAR106004,
Anlisis Hidrolgicos.
CARACTERSTICAS DEL ESCURRIMIENTO
El escurrimiento est caracterizado por los gastos mximos anuales medidos en las estaciones
hidromtricas, que permiten estimar los gastos que han de utilizarse en el diseo del puente,
de acuerdo con los periodos de retorno que se establezcan conforme a lo indicado en la
Clusula D. de la Norma NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos.
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ANLISIS HIDROLGICOS
Esta Norma contiene los criterios generales para ejecutar los anlisis hidrolgicos que se
indican en la Fraccin E.5. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios
Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes, para determinar, con base en la informacin
procesada segn se establece en la Norma NPRYCAR106003, Procesamiento de
Informacin, los gastos que han de utilizarse en el diseo del puente, de acuerdo con los
periodos de retorno que se establezcan conforme a lo indicado en la Clusula D. de esta
Norma, con el propsito de elaborar el diseo hidrulico de puentes que realice la Secretara
con recursos propios o mediante un Contratista de Servicios.
El Ingeniero o Contratista de Servicios debe analizar, como se indica en el Manual
MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, las caractersticas fisiogrficas e hidrolgicas
de la cuenca en estudio, determinadas como se seala en las Fracciones C.1. y C.2. de la
Norma NPRYCAR106003, Procesamiento de Informacin, para determinar los gastos
que han de utilizarse en el diseo hidrulico del puente para el que se realiza el estudio, de
acuerdo con los periodos de retorno que se establecen en la Clusula D. de esta Norma y
segn las caractersticas de la estructura por disear.
Los mtodos de anlisis que pueden utilizarse, dependiendo del tipo y confiabilidad de la
informacin disponible, son:
MTODOS EMPRICOS
Estos mtodos arrojan resultados poco confiables, pues proporcionan el gasto prcticamente
con base en las caractersticas fisiogrficas, por lo que slo deben emplearse cuando no se
disponga de informacin sobre las precipitaciones o los escurrimientos dentro de la cuenca
en estudio, o bien para tener una idea preliminar de los escurrimientos que podran ocurrir y
programar los trabajos de campo.
De los mtodos empricos existentes, no deben emplearse aquellos en los que no
intervengan aforos de las corrientes o intensidades de precipitacin, ya que stas tienen
amplias variaciones en el territorio nacional.
El mtodo emprico ms comnmente utilizado es el de Creager, descrito en el Manual
MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, que se aplica en cuencas mayores de treinta
(30) kilmetros cuadrados.
MTODOS SEMIEMPRICOS
Los mtodos semiempricos se aplican cuando se dispone de informacin que caracterice la
precipitacin, la que relacionada con las caractersticas fisiogrficas de la cuenca en estudio,
permite calcular la magnitud de los escurrimientos en el sitio donde se proyecte la nueva
estructura, para los periodos de retorno que se establezcan.
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Estos mtodos arrojan resultados ms confiables que los mtodos empricos, particularmente
si la respuesta de la cuenca a una precipitacin es rpida, deben emplearse siempre que se
disponga de informacin sobre las precipitaciones dentro de la cuenca en estudio.
Los mtodos semiempricos ms comnmente utilizados, que se describen en el Manual
MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, son:
MTODO RACIONAL.
Para cuencas hasta de veinticinco (25) kilmetros cuadrados, aunque tambin se puede
aplicar en cuencas hasta de cien (100) kilmetros cuadrados, considerando que el grado de
confiabilidad disminuye al incrementarse el rea.
MTODO DE HORTON.
Este mtodo, desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejrcito y Fuerza Area de los
Estados Unidos, aprovechando las amplias investigaciones desarrolladas por el investigador
R. E. Horton en materia de escurrimiento superficial, es aplicable a cuencas planas y de poca
pendiente, en las que el escurrimiento no ha formado cauces y fluye en forma laminar, como
puede ser el proveniente de una ladera o el de la superficie de rodamiento de una carretera,
con reas hasta de uno coma cinco (1,5) kilmetros cuadrados. En ocasiones se puede
utilizar para cuencas ms grandes, considerando que a mayores dimensiones los resultados
sern menos confiables.
MTODO DE CHOW.
Este mtodo, que fue deducido con base en los conceptos de hidrogramas unitarios e
hidrogramas unitarios sintticos, es probablemente el ms confiable de los mtodos
semiempricos, por lo que debe aplicarse siempre que sea posible, particularmente para
cuencas hasta de veinticinco (25) kilmetros cuadrados, aunque tambin se puede aplicar en
cuencas con reas hasta de doscientos cincuenta (250) kilmetros cuadrados, considerando
que a mayores dimensiones los resultados sern menos confiables. Para cuencas ms
grandes, cuyas corrientes no estn aforadas, es necesario comparar los resultados que se
obtengan con los que se determinen mediante mtodos estadsticos para otra cuenca aforada
dentro de la misma regin hidrolgica, como se indica en el Inciso E.3.12. del Manual
MPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos.
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MTODOS ESTADSTICOS
Los mtodos estadsticos se aplican cuando se dispone de los gastos mximos anuales
medidos en las estaciones hidromtricas instaladas en la corriente en estudio o en corrientes
vecinas de caractersticas fisiogrficas semejantes y son los ms confiables para determinar la
magnitud de los escurrimientos en el sitio donde se proyecte la nueva estructura, de acuerdo
con los periodos de retorno que se establezcan, por lo que deben utilizarse siempre que sea
posible.
PERIODO DE RETORNO PARA EL GASTO DE
CONSTRUCCIN
El gasto de construccin (QCO), que es el mximo que ha de esperarse durante la etapa de
construccin del puente por proyectar y que determina los tirantes correspondientes al nivel
de aguas de construccin (NAC), permitiendo la definicin de los procedimientos
constructivos y de las obras de desvo o proteccin, entre otras, se calcula para un periodo de
retorno de cinco (5) aos.
PERIODO DE RETORNO PARA EL GASTO TERICO DE
DISEO
El gasto terico de diseo (QTDI), que hidrolgicamente es el mximo que ha de esperarse
durante la etapa de operacin del puente por proyectar, se calcular para el periodo de
retorno que se determine considerando el tipo, la vida til y el costo de la estructura, el costo
de sus posibles reparaciones y el riesgo que se puede aceptar de que la obra falle, as como
las consecuencias de su colapso.
PERIODO DE RETORNO PARA GASTOS COMPLEMENTARIOS
Con el propsito de valorar los efectos que se pudieran tener en la superestructura del
puente o su cimentacin, en el probable caso de que se presente durante su vida til una
avenida con un periodo de retorno mayor al considerado en su diseo hidrulico, es
necesario calcular los gastos mximos para periodos de retorno de quinientos (500) y mil
(1.000) aos (Q500 y Q1.000, respectivamente).
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ANLISIS HIDRULICOS
Los anlisis hidrulicos a que se refiere esta Norma, deben ser ejecutados por un ingeniero
especialista en hidrulica con amplios conocimientos de hidrologa y topografa.
Dichos anlisis consisten, principalmente, en aplicar el mtodo de seccin y pendiente,
conocido como Mtodo de Manning y la Ecuacin de Continuidad, a las secciones
hidrulicas que se indican en la Fraccin D.6. de la Norma NPRYCAR106002, Trabajos
de Campo, utilizando las pendientes hidrulicas medias, as como los coeficientes de
rugosidad a que se refieren los Incisos C.1.4. y C.1.5. de la Norma NPRYCAR106003,
Procesamiento de Informacin, con el propsito de calcular los gastos, tirantes y velocidades
en los diferentes tramos de cada seccin, y el gasto total del flujo, correspondientes al nivel
alcanzado por el agua en el cauce durante la creciente mxima de que se tenga noticia,
determinado como se seala en el Inciso C.2.7. de la Norma NPRYCAR106002,
Trabajos de Campo, as como los niveles, tirantes y velocidades correspondientes a los gastos
para los periodos de retorno considerados, obtenidos segn se indica en la Norma
NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos. Adems, estos anlisis comprenden la
determinacin del comportamiento hidrulico de los puentes cercanos a que se refiere el
Inciso E.3.6. de la Norma NPRYCAR106001, Ejecucin de Estudios Hidrulico-
Hidrolgicos para Puentes y la seleccin del gasto de diseo, que se deba recomendar para
el diseo hidrulico del puente para el que se realice el estudio.
Ha de tomarse en cuenta que, si la pendiente hidrulica media es mayor de dos (2) por
ciento, el Mtodo de Manning no proporciona valores confiables, y la velocidad de la
corriente se ha de obtener por otros procedimientos, tales como utilizar mediciones con
molinetes o cuerpos flotantes, que puedan haberse realizado durante la creciente mxima en
el sitio en estudio o en alguna estacin de aforo cercana, o estimar la velocidad de acuerdo
con las caractersticas de los arrastres, para lo que se requiere de la amplia experiencia del
ingeniero especialista.
Los anlisis hidrulicos por realizar son:
DETERMINACIN DE LOS GASTOS, TIRANTES Y VELOCIDADES
CORRESPONDIENTES AL NIVEL ALCANZADO POR EL AGUA EN EL CAUCE
DURANTE LA CRECIENTE MXIMA DE QUE SE TENGA NOTICIA
Para cada seccin hidrulica se calculan los gastos, tirantes y velocidades en sus diferentes
tramos, as como el gasto total del flujo, correspondientes al nivel alcanzado por el agua en el
cauce durante la creciente mxima de que se tenga noticia, como se indica en la Clusula D.
del Manual MPRYCAR106005, Anlisis Hidrulicos.
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Los valores de los gastos totales calculados que se obtengan en cada una de las secciones
hidrulicas no deben promediarse, sino compararse para seleccionar como gasto mximo
observado en campo (QMOC) el calculado con la seccin hidrulica ms confiable, de
acuerdo con la informacin disponible y al juicio del ingeniero especialista. Si los gastos son
semejantes, puede seleccionarse el calculado para la seccin del cruce, junto con los gastos y
velocidades de cada tramo de esa seccin.
DETERMINACIN DE LOS NIVELES, TIRANTES Y VELOCIDADES
CORRESPONDIENTES A LOS GASTOS OBTENIDOS DEL ANLISIS
HIDROLGICO
Se calcularn los niveles, tirantes y velocidades en los diferentes tramos de cada seccin
hidrulica, correspondientes a los gastos de construccin (QCO), terico de diseo (QTDI)
y complementarios (Q500 y Q1.000), obtenidos segn se indica en la Norma
NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos, para los periodos de retorno que se
establecen en la Clusula D. de la misma Norma, haciendo pasar dichos gastos por esas
secciones, como se seala en la Clusula E. del Manual MPRYCAR106005, Anlisis
Hidrulicos.
DETERMINACIN DEL COMPORTAMIENTO HIDRULICO DE PUENTES
CERCANOS
Cada uno de los puentes cercanos sobre la misma corriente en estudio, que en su caso haya
sido levantado como se seala en la Fraccin D.7. de la Norma NPRYCAR106002,
Trabajos de Campo, debe ser analizado definiendo sus diferencias y coincidencias respecto
al puente que se proyectar, estableciendo hasta qu punto su comportamiento hidrulico es
representativo del nuevo puente, en cuyo caso, se determinar si su comportamiento
hidrulico ha sido satisfactorio en condiciones similares a las de la estructura por proyectar.
Del anlisis del puente levantado se obtendrn los gastos del flujo bajo l, verificando
cuidadosamente su rea hidrulica. Si la estructura est esviajada, dicha rea se obtendr con
la proyeccin normal al sentido del escurrimiento.
SELECCIN DEL GASTO DE DISEO
Para seleccionar el gasto de diseo (QDI), que es el mximo que ha de esperarse durante la
etapa de operacin del puente por proyectar, que determina los tirantes correspondientes al
nivel de aguas de diseo (NADI) y que se ha de utilizar en el diseo hidrulico del puente, se
debe efectuar una comparacin entre el gasto terico de diseo (QTDI), calculado para el
periodo de retorno que corresponda segn la Fraccin D.2. de la Norma
NPRYCAR106004, Anlisis Hidrolgicos y el gasto mximo observado en campo
(QMOC), determinado segn se seala en la Fraccin C.1. de esta Norma, ajustado al
mismo periodo de retorno, como se indica en la Clusula G. del Manual
MPRYCAR106005, Anlisis Hidrulicos, eligiendo el que resulte mayor.
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Si el gasto seleccionado corresponde al gasto mximo observado en campo, ajustado a dicho
periodo de retorno, se calcularn los correspondientes niveles, tirantes y velocidades en los
diferentes tramos de cada seccin hidrulica considerada, como se seala en la Clusula E.
del Manual mencionado.
Adems, es conveniente valorar los impactos estructurales y econmicos que en el puente
por proyectar, tendran los gastos complementarios (Q500 y Q1.000), considerando sus
niveles y velocidades. Si los impactos no son significativos, puede elegirse alguno de estos
gastos como gasto de diseo (QDI), con lo que se aumentar considerablemente la seguridad
de la estructura.
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EJEMPLO DE PRODUCTOS A ENTREGAR DESPUS DEL LOS ESTUDIOS HIDRULICO-HIDROLGICOS PARA PUENTES
Planos de un estudio hidrolgico
Se define la cuenca del Arroyo estudiado (linea azul).
Ejemplo de hidrograma de clculo pluviomtrico
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Se define la cuenca del Arroyo estudiado (linea azul).
Se delimita la parcela/s objeto de estudio para analizar distancias a cauce de las edificaciones o infraestructuras a construir.
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Se deben introducir en el software una serie de perfiles del terreno.
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Se obtienen las lminas de inundacin para los periodos de retorno 100 aos, 500 aos etc. Se puede ver hasta donde llegara y la distancia al proyecto.
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La lnea roja marca la zona de polica, dentro de la cual se hace obligatorio el estudio hidrolgico, aunque depende de las lminas de avenida se podra construir.
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Se deber sacar unas secciones como estas para cada uno de los perfiles. En ellas se pueden observar las diferentes lminas de inundacin.
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Herramientas para el clculo de los anlisis Estudios Hidrulico-Hidrolgicos para Puentes
ISOYETAS
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REGIONES HIDROLGICAS
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CURVAS ENVOLVENTES REGIONALES DE GASTOS MAXIMOS.
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VALORES DE CREAGER
RESULTADOS FINALES
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REFERENCIAS:
NORMAS DESIGNACIN
Ejecucin de Estudios, Proyectos y Consultoras. NLEG2
Trabajos de Campo.... NPRYCAR106002
Procesamiento de Informacin. NPRYCAR106003
Anlisis Hidrolgicos.. NPRYCAR106004
Anlisis Hidrulicos NPRYCAR106005
Presentacin del Estudio.. NPRYCAR106006