FRANCO.docx

(1)

Universidad Nacional

“San Luis Gonzaga” de ICA

Facultad:

Ingeniería Civil

Tema:

VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD DE

VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD DE TALUD

TALUD

Curso:

Obras hidráulicas

Profesor:

Ing. Freddy Franco Alvarado

Estudiantes:

Coello Flores katerin

Quispe Cuadros José Luis

Mendoza Pasache Omar

Reymundo Sotelo Miguel Ángel

Saavedra Medina Daniela

Ciclo- Grupo:

X CICLO

-X CICLO -

“A”

ICA - PERÚ

2018

(2)

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INTRODUCCION

Una de las formas más eficiente de controlar el cauce de un río son los diques

revestidos longitudinales a lo largo de la corriente, siguiendo los patrones de

curva

curvatura típicos

tura típicos de la corriente.

de la corriente.

Estos diques pueden construirse dentro del cauce disminuyendo la sección

para facilitar la navegación o separar las corrientes de la orilla o pueden

construirse con medidas de protección a lo largo de las ori

construirse con medidas de protección a lo largo de las ori llas actual

llas actuales

es

La construcción

La construcción de estru

de estructuras

cturas longitudinales fa

longitudinales favorec

vorece

e la formación de un

la formación de un

canal más estable y uniforme.

Generalmente se diseña para un ancho permanente normal y se pueden

dejar espacios entre el muro y la orilla para que sean sedimentados

posteriormente. Desde e

posteriormente. Desde el punto de vista hidráulico

l punto de vista hidráulico las estruct

las estructuras

uras longitudinales

longitudinales

ayudan a aumentar la velocidad y dismin

ayudan a aumentar la velocidad y disminuir

uir la resistencia, al

la resistencia, al movimiento

movimiento y

y la

la

erosión.

Por

Por ello

ello en

en el

el presen

presente

te trabajo

trabajo se

se realiz

realizarán

arán los

los cálculos de

cálculos de cálculo

cálculo de

de

encauzamiento, socavación y protección de taludes, mediante el uso de

softw

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PUE

NTE LO MAEST

ROS

-

RI

O

ICA

1.

1. UBICACIÓN

UBICACIÓN

GEOGRÁFICA

Y

POLÍTICA

UBICACIÓN POLÍTICA

REGIÓN

::

ICAICA DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO

::

ICAICA PROVINCIA

PROVINCIA

::

ICAICA DISTRITO

DISTRITO

::

ICAICA SECTOR

SECTOR

::

SANTO SANTO DOMINGO DOMINGO - PANA- PANAMERICANA SURMERICANA SUR

UBICACIÓN GEOGRÁFICA

LATITUD SUR

LATITUD SUR ::

14º

05’05’ 24”24” LONG

LONGITUD ITUD OESOES TETE ::

75º

43’43’

9.20"

ALTITUD

ALTITUD ::

Puente a 404 msnm

UBICACIÓN HIDROGRÁFICA

CUENCA

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EROSION

Y

SOCAVACION: M

ARC

O

T

EORICO

EROSION:

EROSION: Es

Es el descenso

el descenso del fondo del

del fondo del cauce

cauce o

o retroce

retroceso de

so de las

las ori

orias,

as, como c

como consecu

onsecuencia

encia

de

de fenó

fenómenos de din

menos de dinámica fl

ámica fluvi

uvial

al na

natural

turales

es oosuscitado

suscitados p

s por

or ob

obras del hombre

ras del hombre..

SOCAVACION:

SOCAVACION: La socava

La socavación es

ción es un fenó

un fenómeno

meno nat

natural c

ural cau

ausado por la acción de la

sado por la acción de la ero

erosión del

sión del agu

aguaa

que fluy

que fluye en

e en lo

los c

s cau

auces de rí

ces de ríos

os yycanal

canales.

es.

ORIGEN DE

ORIGEN DE EROSION EN C

EROSION EN CA

AUCES

UCES FLUV

FLUVIA

IALES:

LES:



A

um

ento

de Cauda

l.

-- Cuand

Cuando

o ocurre una av

ocurre una avenid

enida,

a, también au

también aumentan la

mentan la vel

velocidad m

ocidad medi

ediaa

de la corriente, la fuerza tractiva y la capacidad de transporte.



Interru

pción del

Transp

orte Sólid

o.

-

Un cauce fluvial tiene una tendencia hacia el estado

deequ

deequiliilibrio

brio. . Si

Si por al

por algun

guna

a circunstan

circunstancia se

cia sein

interru

terrumpe,

mpe, oose disminu

se disminuye

ye el a

el aport

porte

e sólid

sólido,

o, el rí

el ríoo

conser

conserva s

va suucapacid

capacidad

ad de transpo

de transporte, pero c

rte, pero como

omoposee meno

posee menos sól

s sólid

ido obtie

o obtiene

ne estos

estos del le

del lecho

cho

fluvial.



Estrechamiento del Cauce. -

Muc

Muchas veces

has veces por

por diversa

diversas circunstancias, s

s circunstancias, se

e presenta

presenta

el

el estrechamie

estrechamiento del ancho

nto del ancho de un tramo

de un tramo fluv

fluvial

ial. . Esto

Esto ocurre cuan

ocurre cuando se ha ejec

do se ha ejecutado un

utado un

encauz

encauzamiento del río en el

amiento del río en el que se ha

que se ha exa

exagera

gerado l

do la disminución

a disminución del ancho del

del ancho del río. Otras veces

río. Otras veces

los

los estrechamientos ex

estrechamientos excesivos tienen que ver

cesivos tienen que ver co

con la construcci

n la construcción

ón de puentes.

de puentes. Cualquiera que

Cualquiera que

sea el

sea el origen del estrecha

origen del estrechamiento,

miento, implica

implica aumento

aumento de l

de la v

a velocid

elocidad

ad y de

y de la

la capacidad

capacidad de

de

transporte de la

transporte de la corrien

corriente. El

te. El result

resultado es la profun

ado es la profundi

dización del cauce po

zación del cauce por el estrechamie

r el estrechamiento

nto..



Flujo en curva. -

En el margen ex

En el margen exterio

terior r de

de una curva

una curva fluvi

fluvial

al hay tendencia a la

hay tendencia a la erosión

erosión..

Por

Por elcontrario

elcontrario, e

, en la curva i

n la curva interi

nterior

or hay tendencia a la sedimentac

hay tendencia a la sedimentación. Esto

ión. Estos

s son fenó

son fenómenos

menos

propios

propios de

de la

la dinámica

dinámica fluvial.

fluvial.



Pilares y Estrib

os. -

Cuand

Cuando en

o en un cauce

un cauce fluvi

fluvial

al hay elemento

hay elementos extraños

s extraños, c

, como

omoun

un pilar de

pilar de

puente o un estribo, aparece la tendencia de erosión local o socavación.

TIPOS DE EROSIÓN:

Los tipo

Los tipos

s de erosión

de erosión pu

puede

eden

n ser espacial (

ser espacial (Tran

Transitoria

sitoria) ) ootempo

temporal

ral (Perman

(Permanen

ente).

te).

CLASIFICACIONTEMPORAL CLASIFICACIONTEMPORAL



Erosión transitoria:

Erosión transitoria: Es una erosión momentánea. Normalmente se da durante la

Es una erosión momentánea. Normalmente se da durante la

fase

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

Erosión permanente:

Erosión permanente: Es

Es una

una erosió

erosión

n a largo

a largo pl

plazo que

azo que se

se manti

mantien

ene

e en el

en el tie

tiempo.

mpo.

Esta

Esta profund

profundizaci

ización

ón del nivel de

del nivel del fondo del cauce ocurre

l fondo del cauce ocurre en longi

en longitude

tudes

s importan

importantes de la

tes de la

corriente,

corriente, en

en un

un proce

proceso

so que obedece a fenómenos geomorfológicos, los

que obedece a fenómenos geomorfológicos, los cuales pueden

cuales pueden

ser

ser aceler

acelerados

ados por l

por la

a in

interve

tervención

nción an

antrópi

trópica

ca de

del c

l cauce.

auce. La

La obra hu

obra humana causa

mana causauna ero

una erosión

sión

pe

permanen

rmanente

te a la

a largo

rgo pl

plazo.

azo.

CL

CLAASISIFFIICACACCIOION N TT EE MM PP OO RR AA LL



Erosión general:

Erosión general:Este

Este tip

tipo de erosión

o de erosión afe

afecta

cta a tramos largo

a tramos largos

s de

del c

l cauce y está

auce y está rela

relacion

cionada

ada

con

con la energía que adquiere e

la energía que adquiere el agua al aumentar su velocidad

l agua al aumentar su velocidad. . Al aumentar la velocidad d

Al aumentar la velocidad dee

la corriente

la corriente aumenta también

aumenta también su capacidad erosiva, superan

su capacidad erosiva, superando la resistencia al movimie

do la resistencia al movimiento

nto

de las partículas

de las partículas del suelo c

del suelo causando su desprendi

ausando su desprendimiento.

miento.



Erosión local:

Erosión local: La erosión l

La erosión local a

ocal afecta a u

fecta a una pequ

na pequeña exte

eña extensió

nsión

n del

del cauce

caucey

y se

seorig

origin

ina

a po

por r la

la

acción

acción de un flujo más complej

de un flujo más complejo que el

o que el que se pre

que se presenta en la

senta en la erosió

erosión gen

n general

eral. . El

Elfluj

flujo

o lo

local

cal tie

tiene

ne

un

una fuerte

a fuerte turb

turbul

ulencia

encia y d

y desarro

esarro a

a remoli

remolino

nos

s o v

o vórti

órtices,

ces, qu

que son l

e son los princip

os principal

ales

es causant

causantes del

es del

fenómeno.

MA

MANIFEST

NIFESTA

ACION

CIONES D

ES DE L

E LA DEGRA

A DEGRADA

DACIÓN

CIÓN FLUVIA

FLUVIAL:

L:



Socavación por variación del perfil longi

Socavación por variación del perfil longitudinal

tudinal debido

debido al comportamient

al comportamiento

o fluvial

fluvial

(Erosión generalizada: degradación).



Socavació

Socavación (eve

n (eventua

ntual)

l) por

por contracción

contracción de

de la secc

la sección

ión transvers

transversal

al (debi

(debida

da al

al

estrechamient

estrechamiento

o creado,

creado, precisamente

precisamente para construir el pue

para construir el puente).

nte).



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FORMULA

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

 Tabla para la obtención del coeficiente de frecuenciaTabla para la obtención del coeficiente de frecuencia



, que está, que está

en

en funcfunción del ión del Periodo Periodo de Retorno.de Retorno.

PERIODO DE RETORNO (Años)

PERIODO DE RETORNO (Años) COEFICIENTECOEFICIENTE

1.00 1.00 0.770.77 2.00 2.00 0.820.82 5.00 5.00 0.860.86 10.00 10.00 0.900.90 20.00 20.00 0.940.94 50.00 50.00 0.970.97 100.00 100.00 1.001.00 300.00 300.00 1.031.03 500.00 500.00 1.051.05 1000.00 1000.00 1.071.07 

 Diametro medio dm(en mm) de los Diametro medio dm(en mm) de los granos del fondo, obtenidogranos del fondo, obtenido

por medio del ensayo de granulometria por medio del ensayo de granulometria

DIAMETRO DE PARTICULA DIAMETRO DE PARTICULA

TAMIZ

TAMIZ PARTICULA D (mm)PARTICULA D (mm) 1 1/2" 1 1/2" 38.10038.100 1" 1" 25.40025.400 3/4" 3/4" 19.05019.050 1/2" 1/2" 12.70012.700 3/8" 3/8" 9.5259.525 N°4 N°4 4.7504.750 N°8 N°8 2.3602.360 N°16 N°16 1.1801.180 N°30 N°30 0.6000.600 N°50 N°50 0.3000.300 N°100 N°100 0.1500.150 N°200 N°200 0.0750.075 DIAMETRO MEDIO DIAMETRO MEDIO MATERIAL

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

 Coeficiente de contracciónCoeficiente de contracción



, que tom, que toma en cuenta a en cuenta el efel efecto ecto de la presencia de de la presencia de pilares ypilares y

estribos, este dato está en función de la Velocidad Media (m/seg) y la Longitud libre entre dos estribos, este dato está en función de la Velocidad Media (m/seg) y la Longitud libre entre dos pilas (m).

pilas (m).

COEFICIENTE DE CONTRACCION

COEFICIENTE DE CONTRACCION ( ( ))

ELOCIDAD

ELOCIDAD LONGITUD LIBRE ENTRE DOS PILAS (CLARO), EN MLONGITUD LIBRE ENTRE DOS PILAS (CLARO), EN M MEDIA (m/s) MEDIA (m/s) 10.00 13.00 10.00 13.00 16.00 18.00 16.00 18.00 21.00 21.00 25.00 30.00 25.00 30.00 42.00 52.00 42.00 52.00 63.00 106.00 63.00 106.00 124.00124.00 < 1.00 < 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.001.00 1.00 1.00 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.001.00 1.50 1.50 0.94 0.94 0.96 0.96 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00 1.00 1.001.00 2.00 2.00 0.93 0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 0.96 0.96 0.97 0.97 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.990.99 2.50 2.50 0.90 0.90 0.93 0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 0.96 0.96 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.990.99 3.00 3.00 0.89 0.89 0.91 0.91 0.93 0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 0.96 0.96 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.990.99 3.50 3.50 0.87 0.87 0.90 0.90 0.92 0.92 0.93 0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.990.99 > 4.00 > 4.00 0.85 0.85 0.89 0.89 0.91 0.91 0.92 0.92 0.93 0.93 0.94 0.94 0.95 0.95 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 0.98 0.99 0.99 0.990.99 

 X Exponente variable que depende del diámetro X Exponente variable que depende del diámetro del material (dato de granulometría).del material (dato de granulometría). Tabla de valores de “X” –

Tabla de valores de “X” – “1/(1+x)”“1/(1+x)”

TABLA DE VALORES DE "X" - "1/(1+X)" TABLA DE VALORES DE "X" - "1/(1+X)"

SUELOS COHESIVOS (1)

SUELOS COHESIVOS (1) SUELOS NO COHESIVOS (2)SUELOS NO COHESIVOS (2) 22 PESO ESPECIFICO PESO ESPECIFICO Tn/m3 Tn/m3 xx 1/(x +1)1/(x +1) D (mm)D (mm) xx 1/(x +1)1/(x +1) 0.80 0.80 0.520.52 0.660.66 0.050.05 0.430.43 0.700.70 0.83 0.83 0.510.51 0.660.66 0.150.15 0.420.42 0.700.70 0.86 0.86 0.500.50 0.670.67 0.500.50 0.410.41 0.710.71 0.88 0.88 0.490.49 0.670.67 1.001.00 0.400.40 0.710.71 0.90 0.90 0.480.48 0.680.68 1.501.50 0.390.39 0.720.72 0.93 0.93 0.470.47 0.680.68 2.502.50 0.380.38 0.720.72 0.96 0.96 0.460.46 0.680.68 4.004.00 0.370.37 0.730.73 0.98 0.98 0.450.45 0.690.69 6.006.00 0.360.36 0.740.74 1.00 1.00 0.440.44 _0.69_0.69 8.008.00 0.350.35 _0.74_0.74 1.04 1.04 0.430.43 0.700.70 10.0010.00 0.340.34 0.750.75 1.08 1.08 0.420.42 0.700.70 15.0015.00 0.330.33 0.750.75 1.12 1.12 0.410.41 0.710.71 20.0020.00 0.320.32 0.760.76 1.16 1.16 0.400.40 0.710.71 25.0025.00 0.310.31 0.760.76 1.20 1.20 0.390.39 0.720.72 40.0040.00 0.300.30 0.770.77 1.24 1.24 0.380.38 0.720.72 60.0060.00 0.290.29 0.780.78 1.28 1.28 0.370.37 0.730.73 90.0090.00 0.280.28 0.780.78 1.34 1.34 0.360.36 0.740.74 140.00140.00 0.270.27 0.790.79

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

 Coeficiente de Sección o de DisCoeficiente de Sección o de Distribución de gasto, dado por la siguiente ecuación:tribución de gasto, dado por la siguiente ecuación:

Qd

: Caudal de diseño.



 : Profundidad media en el

: Profundidad media en el cauce (

cauce (

 =

= 

 // 

).

).



 : Ancho efectivo del cauce sin

: Ancho efectivo del cauce sin contar pilas o estribos.

contar pilas o estribos.



::

Área hidráulica.

SOCAVACIÓN EN CURVAS SOCAVACIÓN EN CURVAS



 ECUACION DE ALTUNIN:ECUACION DE ALTUNIN:

Hmáx = ε ∗ Hr

Hmáx

: Profundidad máxima del agua (m)

Hr

: Profundidad máx. en tramo recto antes de la curva (m)

εε

: Coef. Depend

: Coef. Depende de la r

e de la relación (r /

elación (r / B).

B).

rr

: Radio de curvatura B

B

: Ancho de la superficie libre

r/B

r/B 66 55 44 33 22 1.27

(18)

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(19)

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

 K1,K1, Coeficiente que depende de la relación tirante de agua entre ancho del pilar (H/b) (verCoeficiente que depende de la relación tirante de agua entre ancho del pilar (H/b) (ver gráfico). gráfico).   CoeficienteCoeficiente K2K2   CoeficienteCoeficiente K3K3

(20)

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(21)

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SOCAVACIÓN LOCAL AL PIE DE

SOCAVACIÓN LOCAL AL PIE DE ESTRIBOSESTRIBOS



 MÉTODO DE CALCULO DE MÉTODO DE CALCULO DE ALTAMONOVALTAMONOV

ST = Pα

ST = Pα ∗ Pq ∗

∗ Pq ∗ Pr ∗

Pr ∗ Ho

Ho

ST

: Profundidad máx. de socavación.

Pα

: Coeficiente que depende de

αα (desviaje).

(desviaje).

Pq

: : Coeficiente que dep

Coeficiente que depend

ende de Q1/

e de Q1/Qd

Qd

Q1

: Gasto teórico a través del estribo

Qd

: Gasto total del rio.

Pr

: Coeficiente que depende del talud.

Ho

: : Tirante

Tirante aguas

aguas arriba

arriba del

del estribo,

estribo, sin socavación

sin socavación..

VALORES DEL COEFICIENTE



 EN FUNCION DE

EN FUNCION DE



..

30°

60°

90°

120°

150°

P

0.840.84 0.940.94 1.001.00 1.071.07 1.191.19

VALORES DEL COEFICIENTE



 EN FUNCION DE Q1/QD.

EN FUNCION DE Q1/QD.

Q1/Q

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.7 Pq

(22)

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(23)

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REVEST IM

IENTO DE

ENROCADO:

M

ARC

O

T

EORIO

CLASIFICACION DE LAS OLAS DE VIENTO

Se consideran

Se consideran Olas profun

Olas profundas

das

cuando: H>

λλ

/2 Se consideran

Olas poco profu

Olas poco profundas

ndas si: H <

si: H <

λλ

/2

Las Olas se rompen cuando: V Propagación cresta > V Propagación Ola

LONGITUD Y ALTURA DE OLA

Según el Método de

Según el Método de LABZOVSKIY

LABZOVSKIY

, h y λ se calculan por la expresión:, h y λ se calculan por la expresión:



= =



..



 ∗ 

∗  ∗ 

∗  ∗ √

∗ √ ∗ 

∗ 



= =



..



 ∗ 

∗  ∗ √

∗ √

//



Donde:

ℎℎ

y λ : Altura y longitud ,metrosy λ : Altura y longitud ,metros



: Velocidad del Viento, en m/s.

: Velocidad del Viento, en m/s.

D

(24)

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(25)

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ELEMENTOS DEL ENROCADO DE PROTECCIÓN

La Protección se compone de los siguientes elementos:

a)

a) Capa de protecc

Capa de protección de enroc

ión de enrocado, la cual

ado, la cual debe ser

debe ser dimensionada contra

dimensionada contra

los esfuerzos de corte y contralas olas que puedan impactar.

b)

b) Filtro, el cual

Filtro, el cual protege al suelo

protege al suelo de la erosión

de la erosión debido a la

debido a la

corriente de agua, ataque de las olas y los flujos

subterráneos. Evita el movimiento de partículas finas.

c)

c) Enrocado al

Enrocado al pie del

pie del talud o

talud o enrocado de

enrocado de fondo.

fondo.

FALTA COMPLETAR

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DATOS HI

STO

R

ICO

S DE

CA

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DALE

S DE

L RI

O ICA

El softw

El software

are iver nos

iver nos permite realizar una si

permite realizar una si mulaci

mulación

ón hidráulica en cauces, a part

hidráulica en cauces, a partirir

de sistemas de información geográfic

de sistemas de información geográficas y para peri

as y para periodos de retorno de 2,

odos de retorno de 2, 10, 50

10, 50

y 100

y 100 años, determinando

años, determinando de est

de esta manera el comportamiento hid

a manera el comportamiento hidráulico del

ráulico del

cauce.

La simulación hidrológica pretende sintetizar la investigación en el manejo

de sistemas de información geográfica (SIG), el fenómeno hidrológico se

asem

asemeja

eja al

al balance

balance de agua en

de agua en la cuenca

la cuenca donde

donde la

la entr

entrada son volúmenes

ada son volúmenes de

de

agua

agua precipitados

precipitados y la salida son

y la salida son los volúmenes

los volúmenes del

del escurrimiento dire

escurrimiento directo en el

cto en el

sitio de la descarga;

La simulación hidráulica analiza el cauce para la identificación del peligro

obteniendo planos de inundación pa

obteniendo planos de inundación para

ra los gastos

los gastos máxim

máximos

os de diferentes

de diferentes

periodos

periodos de reto

de retorno ejecutados. En el cual tenemos

rno ejecutados. En el cual tenemos los datos siguientes par

los datos siguientes para la

a la

verificación.

PROYECTO:

PROYECTO: DISEÑO

DISEÑO DE

DE OBRAS DE ENCAUZAMIENTO EN EL

OBRAS DE ENCAUZAMIENTO EN EL PUENTE

PUENTE

LOS MAESTROS

TIEMPO DE RETORNO

TIEMPO DE RETORNO: 50 AÑOS

: 50 AÑOS

REGISTRO

REGISTRO DE AÑO INI

DE AÑO INICIO:

CIO: 1949

1949

REGISTRO

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CA

LCULO

DEL C

AUDAL DISE

ÑO

POR

E

L

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ETO

DO

ESTADISTICO



Introducción de los caudales



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

área de la

área de la cuenca húmeda (km2):

cuenca húmeda (km2): 2234

2234

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Caudal

Caudal medio Q=193.8

medio Q=193.85m3/seg

5m3/seg

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DATOS:

PROYECTO:

DISEÑO DE OBRAS DE ENCAUZAMIENTO DEL

PUE

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