UNIVERSIDAD NACIONAL FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS …
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UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE
INGENIERÍA AGRÍCOLA
~IJOS DEPENDE EL PRO¡:)
~ . ·:.·:::· ~ e e . m
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM:
17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS, 2013."
Presentado por:
Roger David, COCHACHIN VILLANUEVA
TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE
INGENIERO AGRÍCOLA
Huaraz, Perú
2014
·,
. UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
·FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIUDAD UNIVERSITARIA- SHANCAYAN
TELEFAX -043426588-106 HUARAZ PERU
ACTA DE CONFORMIDAD
Los Miembros del Jurado de Tesis que suscriben y habiendo realizado la Sustentación de
Tesis, del programa de titulación, presentado por el Bachiller ROGER DA VID COCHACHIN
VILLANUEVA, denominado: "DISEÑO DE MURO DE GA VIONES PARA LA
PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO
KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC
RAS, 2013 ",el día 29 de Enero del 2015 autorizada con Resolución Decanatural N°039-2015-
UNASAM-FCA/D de fecha 27 dé Enero del2015-.
En consecuencia queda en condición para ser calificado apto por el Consejo de Facultad y
Consejo Universitario, Recibir el Título de Ingeniero INGENIERO AGRÍCOLA de
Conformidad con la Ley Universitaria y el Estatuto de la Universidad.
----------------~~----------M. Se Javier 'tberto Cotos Vera PRESIDENTE DEL JURADO
Huaraz, 29 de Enero del 2015
Ing. Julián Me ·a Zúñiga SECRETARIO DEL JURADO
-------------------~---------Ing. Tito Moner Tinoco Meyhuay
PATROCINADOR
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
·FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIUDAD UNIVERSITARIA- SHANCAYAN
TELEFAX -043426588-106 HUARAZ PERU
ACTA DE SUSTENTACIÓN DE TESIS
Los miembros del Jurado de Tesis que suscriben, reunidos para escuchar y evaluar la sustentación de la Tesis del Programa de Titulación Profesional, presentado por el Bachiller en Ingeniera Agrícola, ROGER DA VID COCHACHIN VILLANUEV A, denominada: "DISEÑO DE MURO DE GA VIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS, 2013". Escuchada la sustentación y las respuestas a las preguntas y observaciones formuladas, la declaramos:
CON EL CALIFICATIVO DE (*)
En consecuencia, queda en condiciones de ser calificado APTO por el Consejo de Facultad,
de la Facultad de Ciencias Agrarias y por el Consejo Universitario de la Universidad Nacional "Santiago Antúnez de Mayolo" y recibir el Título de INGENIERO AGRICOLA, de confonnidad con la Ley Universitaria y el Estatuto de la Universidad.
----------------~~-----------M. Se Javier Alberto Cotos Vera PRESIDENTE DEL JURADO
· Huaraz, 29 de enero del2015 ..
Ing. Juliá Mejía Zúñiga SECRETARIO DEL JURADO
---------------- ---~----------Ing. Tito M~eyhuay ·
PATROCINADOR
(*) De acuerdo con el Reglamento de Tesis, ésta debe ser calificada con términos de: SOBRESALIENTE, MUY BUENO, BUENO Y REGULAR.
DEDICATORIA
A DIOS
Mis padres
Mis hermanos
Mis amigos
Facultad
Señor y Salvador de mi vida
COCHACHIN CHACPI Pablo Teófilo
VILLANUEVA TAMARA Marcela Casilda
Johnny
René
En general
De Ciencias Agrarias de la
UNASAM
IV
AGRADECIMIENTO.
A DIOS:
A mis padres
A mis hermanos
A mis maestros
A mi asesor
A mis amigos
AUNASAM
Por darme la vida, sabiduría e
inteligencia necesaria para culminar
mi carrera con éxito.
Por confiar en mí y apoyarme
durante todos estos años.
Por estar a mi lado todo el tiempo y
apoyanne.
Por compartirme su sabiduría en
cada aula que pasé.
Ingeniero Tinoco Meyhuay; Tito
Moner., por dar de su sabiduría y
tiempo para terminar este trabajo de
graduación.
Por apoyarme y animarme en todo
momento para terminar lo que un
día empecé.
Por la oportunidad de desarrollarme
como profesional durante mis
estudios universitarios.
V
LISTA DE CONTENIDOS
PORTADA 1
ACTA DE CONFORMIDAD ll
ACTA DE SUSTENTACIÓN DE TESIS iii
DEDICATORIA IV
AGRADECIMIENTO V
LISTA DE CONTENIDOS VI
ÍNDICE GENERAL Vll
ÍNDICE DE FIGURAS X1
ÍNDICE DE CUADROS XII
ÍNDICE DE ANEXOS XIV
RESUMEN XV
VI
ÍNDICE GENERAL
Contenido
CAPÍTULO!
INTRODUCCIÓN
l. l. OBJETIVOS
1.1.1. Objetivo general
1.1.2. Objetivos específicos
1.2.HIPÓTESIS
CAPÍTULOII
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1. Al~TECEDENTES DEL PROBLEIVJA
2.1.1. Antecedentes internacionales
2.1.2. Antecedentes nacionales
2.1.3. Antecedente regional
2.2. MARCO TEÓRICO
2.2.1. MARCO TEÓRICO GENERAL
A GAVIONES
B. COMPOSICIÓN DE GAVIÓN
C. MURO DE GA VIONES
D. VENTAJAS DE MURO DE GA VIONES
E. APLICACIÓN EN MEDIO HIDRÁULICA
2.2.2. MARCO TEÓRICO ESPECIFICO
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10
VII
A) MÉTODO RACIONAL MODIFICADO 10
B) EL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA C 10
C) INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN ( I) 11
D) ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS HIDROLÓGICOS 12
a) Distribución Gumbel 12
b) Distribución Normal. 12
e) Distribución Log Normal2 Parámetros 13
d) Distribución Gamma 2 Parámetros 13
e) Distribución Log Pearson Tipo III 14
f) Distribución Log Gumbel 14
g) Pruebas de bondad de ajuste de Kolmogorov- Smirnov 14
E) COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (K) 15
F) TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (TC) 15
G) PRECIPITACIÓN MÁXIMA CORREGIDA
SOBRE LA CUENCA (P) 16
H) COEFICIENTE DE SIMULTANEIDAD O FACTOR
REDUCTOR (KA) 16
2.2.3. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA HEC RAS 16
A MÓDULO DE LA GEOMETRÍA DE DATOS 16
B. MÓDULO DE CONDICIONES DE TRAMO 17
C. MÓDULO DE CONTROL 17
2.2.4. SOCA V ACIÓN E EROSIÓN 17
A FORMAS DE SOCAVACIÓN 17
B. TIPOS DE SOCA V ACIÓN 18
C. EL FACTOR TIEMPO 20
2.2.5. MECÁNICA DE SUELOS 22
A) MÉTODO DE OBRAS DE CONTENCIÓN A
GRAVEDAD 22
B) EMPUJÉ ACTIVO 23
C) EMPUJE PASIVO 24
D) ÁNGULO DE FRICCIÓN 24
viii
E) CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO
F) GRANULOMETRÍA
2.2.6. DISEÑO DE MURO
A VERIFICACIÓN DE ESTABILIDAD DE UNA
25
25
27
ESTRUCTURA 27
a. Verificación al deslizamiento 27
b. Verificación al volcamiento 29
c. Verificación de las tensiones transmitidas al terreno 30
CAPÍTULO 111.
IVIATERIALES Y IVIÉTODOS
3.1 MATERIALES
3.1.1. MATERIALES Y EQUIPOS
3.1.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL DISTRITO DE
CHAVÍNDEHUANTAR
a) Ubicación
b) Clima
e) Vivienda
d) Servicios públicos
e) Población
f) Aspecto económico
g) Vías de comllllicación
3.2 MÉTODOS
3.2.1. RECOLECCIÓN DE LA IN"YORMACIÓN
3.2.2. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
3.2.3. MODELAMIENTO EN HEC-RAS
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISFUNCIÓN
4.1. GENERACIÓN DEL CAUDAL DE DISEÑO
32
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IX
4.1.1. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
A PRECITACIÓN MÁXIMA DIARIA PD(MM)
a. Distribución Gumbel
b. Distribución Normal
c. Distribución Log Nonnal2 parámetros
d. Distribución Gamma 2 parámetros
e. Distribución Log Pearson tipo III
f. Distribución Log Gumbel
B. PRECIPITACIONES PARA DIFERENTES PERIODOS DE
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RETORNO 48
C. PRECIPITACIÓN MÁXIMA CORREGIDA SOBRE LA
CUENCA (P) 49
D. UMBRAL DE ESCORRENTÍA 50
4.1.2.CALCULO DE LAS ÁREAS DE LA CUENCA 53
4.1.3. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD 53
4.1.4.1NTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN ( I ) 54
4.2. DETERMINACIÓN DE LA SOCA V ACIÓN 60
4.3. MODELAMIENTO EN HEC-RAS 63
4.3.1. RUGOSIDAD EN LAS LLANURAS DE INUNDACIÓN 64
4.4. DISEÑO DE MURO DE CONTENCIÓN CONGA VIONES 67
CAPÍTULO VII
CONCLUSIONES
CAPÍTULO VI
RECOMENDACIONES
CAPÍTULO VII
BffiLIOGRAFÍA
CAPÍTULO VIII
APÉNDICE
74
75
76
80
X
ÍNDICE DE FIGURAS
Contenido
Figura 2.1. Diagrama de empuje activo
Figura 2.2. Diagrama de empuje pasivo
Figura 2.3. Diagrama de fuerzas
Figura 2.4. Diagrama de fuerzas verificación al volcamiento
Figura 2.5. Diagrama de fuerzas de las tensiones transmitidas al Terreno
Figura 4.1: Bondad de ajuste de Gumbel
Figura 4.2: Bondad de ajuste de Nonnal
Figura 4.3: Bondad de ajuste de Log Normal
Figura 4.4: Bondad de ajuste de Gamma
Figura 4.5: Bondad de ajuste de Log Pearson tipo III
Figura 4.6: Bondad de ajuste de Log Gumbel
Figura 4. ?.Diagrama triangular para la determinación el tipo de suelo
Figura 4.8. Curva IDF la sub cuenca 01
Figura 4.9. Curva IDF la sub cuenca 02
Figura 4.10.Curva IDF la sub cuenca 03
Figura 3.11, Curva granulométrica
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XI
ÍNDICE DE CUADROS
Contenido Página.
Cuadro 2.1 Medidas nominales de gaviones y gaviones Mattresses estándares 06
Cuadro 2.2 Corrección según el ángulo coeficiente Kl 21
Cuadro 2.3 Corrección según el pendiente coeficiente K2 21
Cuadro 2.4 Corrección según el pendiente coeficiente K3 24
Cuadró 2.5 Ángulo de fricción interna (datos referenciales) 24
Cuadro 2.6 Capacidad portante del suelo (datos de referencia) 25
Cuadro 2. 7 Tabla de Cowan para detenninar la influencia de diversos
factores sobre el coeficiente "n" 26
Cuadro 3.1 Vías de acceso al distrito de Chavín de Huantar 34
Cuadro 3.2 Selección de las opciones para determinar CN para
el uso de la tierra y cobertura 38
Cuadro 3.3 Grupo hidrológico del suelo 38
Cuadro 4.1 Análisis de las precipitaciones 41
Cuadro 4.2 Cálculos del ajuste Smirnov Kolmogorov de Gumbel 42
Cuadro 4.3 Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Nonnal 43
Cuadro 4.4 Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Log Normal 44
Cuadro 4.5 Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Gamma 45
Cuadro 4.6 Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Log Pearson tipo III 46
Cuadro 4. 7 Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Log Gumbel 4 7
Cuadro 4.8 Comparación de delta teórico y delta tabular 48
Cuadro 4.9 Precipitación a 24 horas 48
Cuadro 4.10 Factor reductor para las para las sub cuencas 49
Cuadro 4.11.Precipitación máxima corregida sobre la sub cuenca O 1
Cuadro 4.12 Precipitación máxima corregida sobre la sub cuenca 02
Cuadro 4.13 Precipitación máxima corregida sobre la sub cuenca 03
Cuadro 4.14 Cálculo del números de curva en la sub cuenca O 1
Cuadro 4.15 Cálculo de número de curva en la sub cuenca 02
Cuadro 4.16 Cálculo de número de curva en la sub cuenca 03
Cuadro 4.17 Umbral de escorrentía
Cuadro 4.18 Coeficiente de escorrentía (C) para la sub cuenca 01
Cuadro 4.19 Coeficiente de escorrentía ( C) para la sub cuenca 02
Cuadro 4.20 Coeficiente de escorrentía (C) para la sub cuenca 03
Cuadro 4.21 Características de la cuenca hidrográficá
Cuadro 4.22 Tiempo de concentración (h) por diferentes métodos
Cuadro 4.23 Coeficiente de unifonnidad (K)
Cuadro 4.24 Intensidad de precipitación de la sub cuenca 01
Cuadro 4.25 Intensidad de precipitación de la sub cuenca 02
Cuadro 4.26 Intensidad de precipitación de la sub cuenca 03
Cuadro 4.27 Caudales de diseño para la sub cuenca 01
Cuadro 4.28 Caudales de diseño para la sub cuenca 02
Cuadro 4.29 Caudales de diseño para la sub cuenca 03
Cuadro 4.30 Alternativas de caudal de diseño.
Cuadro 4.31 Análisis para el cálculo de diámetro medio y diámetro
estandarizado
Cuadro 4.32 Coeficiente (A) para diferentes tramos.
Cuadro 4.33 Profundidad de socavación en los diferentes tramos
Cuadro 4.34 Coeficientes de factores de corrección de socavación
49
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60
61
62
62
Xll
Cuadro 4.35 Características :fiscas del suelo del río Mosna
Cuadro 4.36 Rugosidad en el cauce principal
Cuadro 4.37 Valores del coeficiente n en la ecuación
de Manning, según Chow
Cuadro 4.38 Datos extraídos del Hec-ras
Cuadro 4.39 Cálculo de momentos.
Cuadro 4.40 Cálculo de momentos.
63
64
64
66
69
72
Xlll
ÍNDICE DE ANEXOS
Contenido
O l. Valores para el cálculo de alfa y beta
02. Diagrama triangular para la detenninación el tipo de suelo
03. Tabla de CN para diferente uso de la tierra y cobertura
04. Estudios de mecánica de suelos
05. Análisis químico del agua
06. Modelación Hec -Ras
07. Panel fotográfico
08. Presupuesto
09. Planos
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99
XIV
RESUMEN
El presente estudio de ingeniería DISEÑO DE MURO DE GA VIONES PARA
LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL
TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN,
APLICANDO HEC RAS, 2013", se ha realizado de acuerdo a los fines y
objetivos del proyecto de encauzamiento mediante muros de gavión, de acuerdo
a las normas que rigen para el diseño de este tipo de estudios; así como
reglamento nacional de gestión de infraestmctura vial aprobado mediante
Decreto Supremo No 034 - 2008 - MTC, para cálculo de caudal de diseño por el
método racional modificado.
Se determinó el caudal ·máximo para un tipo de suelo intermedio
teniendo en consideración que las condiciones pluviométricas en la parte oriental
de los andes no tiene el mismo comportamiento que el flanco occidental. Bajo
esta premisa se analizó los datos de precipitación en tres sub cuencas en la parte
más baja cercana al proyecto obteniéndose un caudal de diseño de 370.689 m3/s
Palabras claves: Muro de gaviones, encausamiento, cuencas, infraestructura
vial, condiciones pluviométricas
XV
ABSTRACT
This present engineering study GABION W ALL DESIGN FOR PROTECTION
TO LEFT MARGIN TO MOSNA RIVER AT SECTION KM: 17 + 000 TO
KM: 17 + 000 IN THE CHA VIN DISTRICT APPL YING HECRAS, 2013, has
been done according with goals and objectives of channelling project gabion
wall oriented of according to rules that govem for design this kind of studies;
just like that National Rules of Highway Infrastructure Management approved
oriented government decree N° 034-2008 - Department of Transportation and
communications, for calculating to method streamlined modified design.
Was determined maximum flow for the intermediate ground kind having present
rainfall conditions eastern mountains haven't same perfonnance western flank
under the premise analyses the dates of rainfall in third bowl in too fall part near
to project getting a flow design of370.689 m3/s.
Keywords: Gabion Wall, channeling, Bowl, Highway Infrastructure, Rainfall
conditions
XVI
CAPÍTULO!
INTRODUCCIÓN
A través de los tiempos, los seres humanos se han ubicado en las cercanías
de los ríos, por lo que se hace necesario la construcción de defensas, las cuales son
estructuras creadas para prevenir inundaciones, causadas por los desbordamientos
de caudales en épocas de lluvia, y así poder proteger tanto a los habitantes como a
las infraestructuras que se encuentran en el riesgo hídrico.
Debido a la problemática que presentan las inundaciones, se deben colocar
protecciones en las márgenes de los ríos. Para poder diseñar estas protecciones,
primero se deben realizar ciertos estudios preliminares como son: análisis
hidrológico, morfológico, topográfico y estudio de la situación actual, para que
estas puedan cumplir con eficiencia su objetivo y a su vez su vida útil, y poder así
estimar su altura y la distancia a la que se deben colocar.
Con el objetivo de estudiar y proyectar soluciones destinadas a controlar la
erosión del margen izquierdo del río Mosna en los tramos KM: 17+000 AL KM:
17+ 330, es llevado a cabo este trabajo de tesis, orientado al diseño de muros de
gavwnes.
1
1.1. OBJETIVOS
1.1.1. Objetivo general
Diseño de muro de gaviones para la protección de la margen izquierda del río
Mosna en el tramo Km: 17+000 al Km: 17+ 330, distrito de Chavín, utilizando
Hec-Ras.
1.1.2. Objetivos específicos
l. Determinar los caudales máximos y mínimos del río Mosna en el tramo de
estudio.
2. Determinar las característica mecánicas de los suelos en la margen
izquierda del río Mosna entre los tramo km: 17+000 al km: 17+ 330.
3. Aplicación de Hec- Ras para la simulación de altura de agua.
4. Diseño estructural del muro de contención.
1.2. HIPÓTESIS
El diseño de muro de gavión nos permitirá controlar la perdida de suelos que
vienen generando el flujo superficial sobre la ribera izquierda del río Mosna,
debido a los fenómenos de erosión y socavación.
2
CAPÍTULOII
REVISIÓN BffiLIOGRÁFICA
2.1. ANTECEDENTES DEL PROBLEMA
2.1.1. Antecedentes internacionales
Según Álvarez Sacoto; Calle Rivera, (2013). En el trabajo de investigación
realizada sobre el estudio de parámetros hidráulicos e hidrológicos para el
dimensionamiento de obras para drenaje vial en la vía de acceso al sector "la
Unión" en Santa Isabel de la universidad de la Cuenca -Ecuador concluye que: La
implementación y aplicación de programas computacionales (HEC RAS), ayudan a
tener una mejor perspectiva para lo que respecta al análisis de trabajabilidad de
puentes y otros más, así corno también brindan resultados que ayudan a la
detenninación y torna de mejores decisiones en cuanto a diseños y variantes para
las obras civiles corno es el caso de muro de gaviones.
El ministerio de agricultura y ganadería de Costa Rica en el trabajo realizada sobre:
estudio hidrológico-hidráulico para el diseño del puente sobre la quebrada quiebra caña
concluye que:" El análisis hidráulico del tramo de estudio en la quebrada Quiebra
Caña, se realizó mediante la aplicación del modelo HEC-RAS, Corno resultado de
las simulaciones se obtuvieron, para cada sección y para cada caudal de diseño,
parámetros hidráulicos tales como: velocidad del flujo, profundidad, elevación del
nivel del agua, elevación del nivel de energía y número de Fronde, entre otras
variables usuales en un modelo de este tipo. (Porras Velásquez; Serrano Pacheco,
2013, p6)
Según Parías Daniel. (2005). En el trabajo de investigación realizada sobre
análisis del concepto de caudal dominante en ríos aluviales y evaluación de
metodologías de cálculo concluye que: Para la aplicación de las metodologías para
estimar el caudal diseño en un tramo de un río aluvial (río dulce en Santiago del
3
Estero) se tendría que disponer de información hidrométrica histórica, datos
sedimentológicos y un levamiento topográfico del tramo que posibilitó su
modelación hidráulica con el paquete HEC-RAS. Una de las ventajas del modelo
HEC-RAS es que posibilita de selección un de ecuaciones de transporte que
pennite reunir elementos para poder ajustar una función de caudal líquido-gasto
sólido, y de esta manera facilitar la aplicación de los métodos morfológicos para
estimar el caudal efectivo". (plO)
Chanquín Gómez. (2004). En el trabajo de graduación hecha en la universidad de
San Carlos de Guatemala sobre diversas aplicaciones de gaviones para la
protección y estabilización de taludes concluye que: "Las estructuras formadas
con gavwnes son una solución confiable y efectiva, para la estabilización y
protección de taludes debido a su versatilidad, flexibilidad, penneabilidad,
durabilidad y economía".
2.1.2. Antecedentes nacionales
Según Pino Ticona. (2013). Concluye: en cuanto a la caracterización
geomorfológica superficial de la cuenca, se tiene que el área de cuenca es de 4
239,09km2y el perímetro de 329,08 km., el coeficiente de compacidad es de 1,42,
el caudal máximo es de 60,3 m3/s, lo que nos pennite presagiar procesos de
inundación y desborde en la zona urbana de la ciudad de Tacna. (p121).
En la tesis realizada en la universidad Ricardo Palma sobre diseño de alcantarillado
de cajón rectangular; comparación analítica, emperica y modelación con Hec- Ras
concluye: el programa Hec-Ras nos pennite resolver rápidamente problemas
relativos al diseño de alcantarillados, introduciendo los parámetros climatológicos,
en el programa Hec-ras se obtiene que para un caudal de 133.56m3/s el flujo aguas
arriba es sub-critico. Siendo este el caudal máximo de diseño escogido para estas
condiciones geométricas. (Quispe Palomino, 2008, p 47).
Plasencia Carrera, (2003). En el diseño de "Defensa ribereña con gaviones en el
río Negro sector Maleas- Cajabamba" Cajamarca, considera que: El proyecto en
estudio tratará de evitar la pérdida e inundación de los terrenos agrícolas debido a la
erosión de las márgenes del río Negro, de esta manera se evitará las pérdidas de
4
terreno que son erosionadas por las grandes avenidas de agua en épocas de lluvia
que se producen en los meses de noviembre a marzo, la ejecución del proyecto, se
sustenta fundamentalmente en proteger la ribera de ambas márgenes del río negro,
de esta manera contribuyendo a preservar 205.76 has de tierras agrícolas según el
padrón de uso agrícola.
2.1.3. Antecedente regional
Vergara Saturno, (2006). En el trabajo de investigación realizada en la UNASAM
sobre: Estudio de vulnerabilidad de la infraestructura vial y riego en el sector de
Yungar, por eventos máximos en la quebrada Collpa dio como resultado: los
cálculos obtenidos de las descargas máximas según el método racional para
diferentes períodos de retomo, proporcionando resultados posibles sobre zonas de
inundación se utilizó el programa HEC - RAS, Así mismo, se propone establecer
soluciones de ingeniería correctivas· que fuesen necesarias para mitigar o eliminar
los riesgos, orientando a reducir el grado de vulnerabilidad.
2.2. MARCO TEÓRICO
2.2.1. MARCO TEÓRICO GENERAL
A. GAVIONES
Según Bianchini Ingeniero, (2012). El gavión consiste en una caja de forma
prismática rectangular de enrejado metálico de malla hexagonal de triple torsión,
elaborado con alambre galvaniza.
B. COMPOSICIÓN DE GAVIÓN
Está compuesto el gavión por mallas rellenas de cantos, formando cajones unidos
entre sí. Para objeto de tener base general de estudio se trataran los siguientes
aspectos:
Los alambres y mallas
Las unidades de gaviones
Las uniones entre gaviones.
(a) Alambres galvanizados
El alambre se somete a un tratamiento térmico de recocido que le da
uniformidad al producto, el cual se expone a un baño de Zinc por inmersión en
caliente.
5
El Zinc tiene gran resistencia a la corrosión si el P.H. del agua en contacto con
el Zinc está entre 6 y 12, 5. Debe observarse que el P.H. en las aguas servidas
fluctúa entre 6 y 8 y en aguas limpias entre 7 y 9. (Ver cuadro 2.1 y cuadro 2.2)
Calibre mts/kilogramos Diámetro( mm) Área(mm2)
10 3.4 9.08 13.99 12 2.77 6.02 21.14
121/2 2.5 4.91 25.93 14 2.11 3.49 36.47 15 1.83 2.63 48.45 16 1.65 2.14 59.46 18 1.25 1.22 104.56
El valor real es un múltiplo de 76,2mm (3"). Esta tabla hace referencia a las medidas normalizadas, hay medidas no estándares disponibles en tamaños múltiplos de la apertura de la malla. La tolerancia permisible para L x A x A es de+ 3,5mm.
Cuadro 2.1 Medidas nominales de gaviones y gaviones Mattresses
estándares
Fuente: Bianchini Ingeniero, (1959).
(b) Corrosión y abrasión
Según J aimes, ( 1977). La corrosión de la malla se presenta en obras con
gaviones que están en contacto permanente con aguas negras, ya que estas
tienen un alto contenido de sustancias químicamente corrosivas que atacan la
malla del gavión, hasta el punto de destruir. Conjuntamente con el proceso de
corrosión se presenta el problema de la abrasión o sea del desgaste por acción
de corrientes de agua con sedimentos. J aimes explica el proceso de la siguiente
manera: "Esta falla se debe a la presencia de agua con material abrasivo en
suspensión. Redescubriendo los gaviones en concreto a la altura de las aguas
medias se evita la acción abrasiva sobre las mallas."
(e) Protección contra la corrosión y abrasión
Según Tibanta Tuquerres, (2012). Considera tres tipos de protección contra la
corrosión y abrasión.
Proceso de galvanizado
Los alambres utilizados para gaviones son alambres recubiertos de Zinc o sea
Galvanizados. El galvanizado es práctico cuando depende de la proporción de
peso de zinc por área de alambre expuesto. El alambre solamente galvanizado
se le aprovecha en obras no expuestas al agua o en aguas claras y limpias.
6
Recubrimiento con asfalto
Podemos utilizar como protección adicional al galvanizado con el
recubrimiento por inmersión en temperatura caliente en asfalto. Esta capa de
asfalto aísla parcialmente de la humedad y previene la corrosión pero tiene muy
poca resistencia a la abrasión.
Recubrimientos con P.V.C
El P.V.C. aísla totalmente de la humedad y resiste en forma apreciable la
corrosión. Su principal ventaja es la protección contra las aguas saladas y las
aguas servidas, siendo el ideal para el uso en cañadas de aguas negras o en
zonas costeras.
Al aplicársele cobertura de P.V.C. u otro material plástico los manuales de uso
por lo general disminuyen el diámetro del alambre galvanizado en virtud de la
resistencia adicional que provee la cobertura plástica así:
Calibre 10 galvanizado se reemplaza por calibre 14 recubierto de P. V. C.
Calibre 12 galvanizado se reemplaza por calibre 14 recubierto de P. V. C.
En el caso de cobertura asfáltica no es recomendable el disminuir el calibre.
C. MURO DE GA VIONES
En la tesis realizada en la universidad San Francisco de Quito sobre diseño de
diques de gaviones para el control de la erosión en ríos de montaña. Indica que
"Los muros de gaviones están formados por la superposición de cajas de fonna
prismática, fabricadas generalmente de enrejado de alambre galvanizado,
rellenadas de rocas de pequeño tamaño". (Tibanta Tuquerres, 2012, p23)
D. VENTAJAS DE MURO DE GA VIONES
Según Maccaferri gavions (1998). Indica las siguientes ventajas.
a) Durabilidad
La triple capa de zinc o "galvanización pesada" (ASTM A641), así como el
Bezinal (ASTM A856), aseguran una buena protección de PVC, el cual es
recomendado en casos de corrosión severa.
7
b) Resistencia
Los materiales utilizados para la fabricación de los gaviones cumplen con los
estándares internacionales de calidad más exigente, asegurando de esta forma
un gavión 100% confiable.
e) Economía
La facilidad de armado de los gaviones hace que estos no requieran mano de
obra especializada. Las herramientas necesarias son simples (cizallas, alicates,
etc.), logrando altos rendimientos en la instalación. Las piedras de relleno
muchas veces son extraídas del mismo lugar donde se efectúa la instalación
influyendo a favor de la reducción del costo final de la obra
d) Flexibilidad
Los gaviones permiten que las estructuras se deformen sm perder su
funcionalidad. Esta propiedad es esencialmente importante cuando la obra
debe soportar grandes empujes del terreno y a la vez está fundada sobre suelos
inestables o expuestos a grandes erosiones. Al contrario de las estructuras
rígidas, el colapso no ocurre de manera repentina, lo que permite acciones de
recuperación eficientes
e) Versatilidad
Por la naturaleza de los materiales que se emplean en la fablicación de los
gaviones éstos penniten que su construcción sea de manera manual o
mecanizada en cualquier condición climática, ya sea en presencia de agua o en
lugares de dificil acceso. Su construcción es rápida y entra en funcionamiento
inmediatamente después de construido, del mismo modo, permite su ejecución
por etapas y una rápida reparación si se produjera algún tipo de falla.
f) Estética
Los gaviones se integran armoniosamente de forma natural a su entorno,
pe1mitiendo el crecimiento de vegetación conservando el ecosistema
preexistente.
8
g) Permeabilidad
Los gaviones al estar constituidos por malla y piedras, son estructuras
altamente penneables, lo que impide que se generen presiones hidrostáticas
para el caso de obras de defensas ribereñas, del mismo modo se constituyen
como drenes que permiten la evacuación de las aguas, anulando la posibilidad
de que se generen empujes desde la cara seca de la estructura.
E. APLICACIÓN EN MEDIO HIDRÁULICA
Rocha Arturo, (1998). Menciona que "Los gaviones metálicos constituyen uno de
las soluciones más aplicadas en el medio hidráulico desde hace más de un siglo.
Gracias a su gran versatilidad y resistencia son aptos para todo tipo de
emplazamientos, desde el origen de los ríos hasta se desembocadura en lagos,
embalses y en el mar."
Río
Hay tres grandes ideas, según Rocha Arturo,(1998). Que debemos tener
presentes al enfrentamos al estudio de los ríos si se quiere comprender la
mejor manera de controlarlos. Las tres ideas son fases de un mismo
problema:
1) En primer lugar debemos ver a los ríos como riqueza, como recursos
naturales, como fuentes de vida; es decir, como posibilidades de
aprovechamiento en benefício de la humanidad.
2) En segundo lugar debemos mirar a los ríos como elementos naturales de
los cuales tenemos que defendemos. Las avenidas son fenómenos
naturales, producto de la aparición de determinadas condiciones
hidrometeoro lógicas. Una inundación, en cambio, es el desbordamiento
de un río por la incapacidad del cauce para contener el caudal que se
presentan. La inundación es, pues, un fenómeno tipo hidráulico, prueba de
ello es que pueden ocurrir inundaciones sin que haya crecidas o un evento
hidrometeoro lógico extraordinario.
3) La tercera idea que debemos tener en cuenta con relación a un río es su
protección. Debemos proteger al río de la agresión humana.
9
2.2.2. MARCO TEÓRICO ESPECIFICO
A) MÉTODO RACIONAL MODIFICADO
Según ía formulación propuesta por Témez (1987, 1991). Citada en el reglamento
nacional de gestión de infraestructura vial aprobado mediante decreto supremo N°
034 - 2008 - MTC "Manual de hidrología hidráulica y drenaje "del MTC, p50-
51) se indica que: permite estimar de forma sencilla caudales máximos en cuencas
de drenaje naturales con áreas menores de 770 km2 y con tiempos de
concentración (Te) de entre 0.25 y 24 horas, (Ver fórmula 2.1)
Q = 0.278 CIAK (2.1)
Siendo:
Q: Descarga máxima de diseño (m3/s)
C: Coeficiente de escorrentía para el intervalo en el que se produce.
T: Intensidad de precipitación máxima horaria (mmlh)
A: Área de la cuenca (Km2)
K: Coeficiente de uniformidad
Según MTC, (2008). Manual de hidrología hidráulica y drenaje.
Las fórmulas que definen los factores de la fórmula (2.1 ), son los siguientes:
B) EL COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA C
Este coeficiente dep~nde de la intensidad de la lluvia, las características del
suelo, la vegetación y la pendiente de la superficie del suelo, (Ver fónnula 2.2)
[ = (Pd-Po)*(Pd+23*Po)
(Fd+ll*Pd)2
Pd: Precitación máxima diaria (mm)
Po: Umbral de escorrentía
Po = e~~0) - 50
Número de curvas (CN)
(2.2)
(2.3)
El MTC (2008) Indica que los números de curvas se aplican para tres condiciones,
tales como: humedad normal (AMC II). Para condiciones secas (AMC I) o
10
condiciones húmedas (AMC III), los números de curva equivalentes pueden
calcularse por, (Ver fónnula 2.4 y 2.5)
CN 1 = 4.2*CN ll 10-0.0SB*CN li
CN: Número de curva
C) INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN ( I)
(2.4)
(2.5)
En el marco de un convenio de cooperación entre el Instituto Ítalo
Latinoamericano -liLA-, el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología
-SENAMHI- y la Universidad Nacional de Ingeniería -UNI- en 1983, se
desarrollaron una familia de curvas de intensidad-duración-frecuencia,
para las distintas regiones del Perú, que
ecuación 2.6)
tiene la siguiente fonnulación, (Ver
Ít,T =a* (1 +K* Log(T)) * (t + b)n-l
Para una duración de la tormenta de t< 3 horas,
Dónde:
I =Intensidad de la lluvia en (mm/h); a= Parámetro de intensidad (mm)
K= Parámetro de frecuencia adimensional; b =Parámetro (hora)
n =Parámetro de duración (adimensional); t =Duración (hora)
T =Tiempo de retorno, (Ver fórmula 2.7)
280.1_rc0.1
1 = (;4
) * (11) 280.Lt
Siendo:
P: Precipitación máxima corregida (mm)
Te: Tiempo de concentración (horas)
(2.6)
(2.7)
La compañía minera los Chuchos S.A.C señalar que las condiciones
pluviométricas en la parte oriental de los andes no tiene el mismo comportamiento
que el flanco occidental, pues como se sabe la altitud con respecto a la
11
precipitación es directa en la parte occidental, mientras que en la parte oriental
están zonificados los eventos pluviométricos y la condicionante precipitación -
altitud no es aplicable en esta zona. Bajo esta premisa se analízalos datos de
precipitación, llegando a la conclusión que mayor descarga se origina en la zona
más baja y la menor descarga sucede en la zona alta.
D) ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE DATOS HIDROLÓGICOS
MTC, (2008). Indica que el análisis de frecuencias tiene la finalidad de estimar
precipitaciones, intensidades o caudales máximos, según sea el caso, para
diferentes períodos de retorno, mediante la aplicación de modelos probabilísticos,
los cuales pueden ser discretos o continuos. En la estadística existen diversas
funciones de distribución de probabilidad teóricas; recomendándose utilizar las
siguientes funciones:
Ven Te Chow, (1994). Cita las siguientes distribuciones estadísticas para dar la
validación de datos.
a) Distribución Gumbel
La distribución de valor de tipo I conocido como distribución Gumbel es
aplicada tanto como a precipitaciones máximas como a avenidas máximas.
La función de distribución de probabilidades esta dato por la ecuación.
(Ver ecuaciones 2.8, 2.9 y 2.10)
F(X) = J e-e-oc(x-{1) dx
1.2825 OC=-
a
f3 = f1 - 0.450'
J.L: media. a : desviación estándar.
(2.8)
(2.9)
(2.10)
Lo que nos permite obtener finalmente la fórmula analítica para calcular la precipitación para un período de retomo dado T(.x): (Ver ecuación 2.11)
X = f3- 2:.¡n [-ln(Cx)-1)] (2.11)
a T(x)
b) Distribución Normal
La función de densidad de probabilidad normal
ecuación 2.12)
f(x) 1 -~c--~2 =--e 2 s s.j(2n')
se define como: (Ver
(2.12)
12
Dónde
'f(x) =Función densidad normal de la variable x
X= Variable independiente
¡..t. = Parámetro de localización, igual a la media aritmética de x.
S= Parámetro de escala, igual a la desviación estándar de x.
e) Distribución Log Normal2 Parámetros
La función de distribución de probabilidad es: (Ver ecuación 2.13)
-(x-X) 2/
P(x :::; xi) = ~ fxi e( zsz) dx S.y (2n) -oo
(2.13)
Dónde X y S son los parámetros de la distribución.
Si la variable x de la ecuación (2) se reemplaza por una función y=f(x), tal
que y=log(x), la función puede normalizarse, transformándose en una ley
de probabilidades denominada log - normal, N (Y, Sy). Los valores
originales de la variable aleatoria x, deben ser transformados a y = log x,
de tal manera que:
Y= Lf=llogXifn
Dónde Y es la media de los datos de la muestra transformada. (Ver
ecuación 2 .15)
S -y-í:f=l e yl-v)z
n-1
(2.14)
(2.15)
Dónde Sy es la desviación estándar de los datos de la muestra
transfonnada. Asimismo; se tiene las siguientes relaciones: (Ver ecuación 2.16)
Cs = a/s3y
a = n ~~ (yl - Y)3 (n-l)(n-2) ~t=l (2.16)
Dónde Cs es el coeficiente de oblicuidad de los datos de la muestra
transfonnada.
d) Distribución Gamma 2 Parámetros
La función densidad es: (Ver ecuación 2.17)
(2.17)
13
Válido para:
0 :S X < oo, 0 < "f < oo, 0 < ~ < 00
Dónde:
y : Parámetro de fonna
~ : Parámetro de escala
e) Distribución Log Pearson Tipo TII
La función de densidad es: (Ver ecuación 2.18)
(Lnx-xo) f(x) = (lnx-xo)Y-
1e B
x{3r(y)
Válido para:
xO ::; x < oo, -oo < xO < oo
o < ~ < oo, o <'Y < 00
Dónde:
Xo: Parámetro de posición
y : Parámetro de forma
~ : Parámetro de escala
t) Distribución Log Gumbel
(2.18)
La variable aleatoria reducida Log Gumbel, se define como: (Ver
ecuación 2.19)
Inx-tt y=-
a (2.19)
Con lo cual, la función acumulada reducida Log Gumbel es: (Ver
ecuación 2.20)
G(y) = e-e-Y (2.20)
g) Pruebas de bondad de ajuste de Kolmogorov- Smirnov
Según Aparicio, citada por MTC, (2008). Método por el cual se
comprueba la bondad de ajuste de las distribuciones, asimismo pennite
elegir la más representativa, es decir la de mejor ajuste. Esta prueba
consiste en comparar el máximo valor absoluto de la diferencia D entre
la función de distribución de probabilidad observada Fo (xm) y la
estimada F (xm): (Ver ecuación 2.21)
D = máx 1 Fo(xm)- F(xm)/ (2.21)
14
Con un valor crítico que depende del número de datos y el nivel de
significancia seleccionado. Si D<d, se acepta la hipótesis nula. Esta
prueba tiene la ventaja sobre la prueba de X2 de que compara los datos
con el modelo estadístico sin necesidad de agruparlos. La función de
distribución de probabilidad observada se calcula como: (Ver ecuación
2.22)
Fo(xm) =1-m 1 (n+ 1) (2.22)
Dónde m es el número de orden de dato (xm) en una lista de mayor a
menor y n es el número total de datos.
E) COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (K)
Según MTC, (2008), (Ver fórmula 2.23)
Tc1.25 K= 1+---rc1.zs+14
Dónde:
Te= Tiempo de concentración (horas)
F) TIEMPO DE CONCENTRACIÓN (TC)
Se calculó por diferentes fónnulas
Según Kirpich,_citada por MTC, (2008), (Ver fórmula 2.24) Lo.77
Te = 0.06628X 50.385
Dónde:
Te Tiempo de concentración en horas
L Longitud del cauce principal en Km
S Pendiente entre altitud máxima y mínima del cauce en m/m
(2.23)
(2.24)
Según California culverts practice (1942), citada por MTC, (2008), (Ver fónnula 2.25)
L3 Te= 0.0195 * (-)0
·385
H
L = Longitud del curso de agua más largo, m.
H = Diferencia de nivel entre la divisoria de aguas y la salida, m.
(2.25)
Según US Corps ofEngineers, citada por MTC, (2008), (Ver fónnula 2.26)
LD.76
Te= 0.3X so_19 (2.26)
15
Siendo:
Te
L
S
Tiempo de concentración en horas
Longitud del cauce principal en Km
Pendiente cauce en m/m
G) PRECIPITACIÓN MÁXIMA CORREGIDA SOBRE LA CUENCA (P)
Según Álvarez Sacoto; Calle Rivera, (2013). Define que la "precipitación a la
caída de partículas liquidas o sólidas de agua, en definitiva es cualquier tipo
de agua que cae sobre la superficie de la tierra. Las diferentes formas de
precipitación incluyen lloviznas, lluvia, nieve, granizo, agua nieve, y lluvia
congelada, así mismo indica sobre: La Intensidad de precipitación hace
referencia a la cantidad de agua registrada en una unidad de tiempo.
Normalmente la intensidad es medida en (mm/h). En base a la intensidad
percibida se puede clasificar a la lluvia en débil, media o fuerte. Ahora, una
precipitación intensa está directamente relacionada con una alta intensidad
que afecta en general un área o una cuenca hidrográfica, y su importancia
radica en la utilización de la misma". (Ver fórmula 2.27)
p = KAPd
Dónde:
K A: Factor reductor
Pd: Precipitación máxima diaria (mm).
(2.27)
H) COEFICIENTE DE SIMULTANEIDAD O FACTOR REDUCTOR (KA)
Según MTC, (2008) ,( Ver fórmula 2.28)
K = l _ (logloA) A 15 (2.28)
Dónde:
A: Área de la cuenca (Km2).
2.2.3. DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA HEC-RAS
(Hydrologic engineering center- river analysis system)
El programa Hec Ras trabaja con tres módulos: módulo de la geometría de datos,
módulo de condiciones de tramo y módulo de control.
16
A. MÓDULO DE LA GEOMETRÍA DE DATOS
Ingreso de los datos necesario de la geometría, lo cual, consiste en el ingreso de
las características del tramo por medio de las secciones transversales y estructuras
de paso
B. MÓDULO DE CONDICIONES DE TRAMO
Ingreso de tipo de flujo (flujo pennanente y flujo no permanente) y las
condiciones de borde requerida aguas arriba y aguas abajo del tramo. Si el
análisis de flujo a desarrollarse es sub crítico, solo se requiere condición de
borde aguas abajo; si el análisis de flujo a desarrollase es súper crítico, solo
requiere la condición agua arriba. Si el análisis de flujo a desarrollarse es
mixto, entonces, se requiere las condiciones de borde aguas arriba y aguas
abajo del tramo.
C. MÓDULO DE CONTROL
Para el inicio del cálculo del desarrollo hidráulico, se requiere el ingreso de las
fechas de inicio y culminación para la simulación, los intervalos de tiempo en
función al hídrógrafa de entrada. Además, seleccionar el análisis de flujo a
desarrollarse para la simulación. En este módulo se muestra los resultados tales
como: gráfico de las secciones transversales, gráfico del perfil del tramo, curvas
de descarga, gráfico de la perspectiva del cauce X-Y-Z, hidrógrama de salida y,
tablas de las características del cauce en cada sección transversal (velocidad,
caudal, nivel de agua, N° de Froude, nivel de energía, etc).
2.2.4. SOCA V ACIÓN y EROSIÓN
Barbosa Sebastián, (20 13). Indica que la socavación es un tipo de erosión hídrica
que hace referencia a la pérdida del material del lecho y márgenes de un cauce,
debido a la capacidad de transporte asociada a un evento hidrológico.
A. FORMAS DE SOCA V ACIÓN
Según Rocha Arturo, (1998). Hay dos formas de socavación se presentan en un
cauce según que haya o no haya movimiento de sedimentos desde aguas arriba:
socavación en lecho móvil y socavación en agua clara.
Socavación en lecho móvil
Se presenta cuando hay transporte de sedimentos del lecho desde aguas arriba
hasta el sitio del ponteadero y por lo tanto parte de este sedimento queda atrapado
en el hueco de socavación. En este caso, la socavación alcanza equilibrio cuando
17
la cantidad de material que es transportado iguala la cantidad de material que es
removido. Se le conoce también como socavación en lecho vivo.
Socavación en agua clara
Se presenta cuando no hay transporte de sedimentos del lecho desde aguas arriba
al sitio del ponteadero y por lo tanto no hay reabastecimiento del hueco
socavado. En este caso, la socavación alcanza equilibrio cuando el esfuerzo
cortante en el lecho es menor que el requerido para el inicio del movimiento de las
partículas, o sea cuando el flujo no puede remover más partículas del hueco
formado.
B. TIPOS DE SOCA V ACIÓN
Socavación general
La socavación general es aquella disminución en el nivel base -del lecho del cauce
como consecuencia de aumento en la velocidad y el esfuerzo cortante del flujo en
el lecho, que pone en movimiento las partículas de fondo y de las márgenes que
se encuentran en equilibrio, indistintamente de la presencia o no de cualquier
estructura.
Este fenómeno es un proceso natural que puede ocurrir a todo lo largo del río y
no es provocado por factores humanos.
Estimación de la socavación general
La estimación de la magnitud de la socavación general es muy impórtate cuando
se pretende construir o colocar obras y equipos cercanos , o bien cruzar una obra
por el cauce, la intención es estimar la sección de máxima erosión correspondiente
a un caudal de diseño, de tal fonna que al construir la obra esta no afecte ni sea
afectada seriamente.
Para el cálculo de la socavación general se utilizó el método de Lischtvan y
Lebediev el cual se basa en detenninar la condición de equilibrio entre la
velocidad media de la corriente y la velocidad media del flujo necesario para
erosionar el material que forma el cauce, (Ver fónnula 2.29)
Esto es: Ur = Ue
Dónde:
(2.29)
Ur =Velocidad media real del flujo en m/s, en una franja o línea vertical
U e= Velocidad media que necesita el flujo para empezar a erosionar un material
dado del fondo
18
Velocidad media erosiva (Ue) Sabiendo que es un suelo no cohesivo se utiliza la siguiente relación.
SI 2.8 mm<= D84=38.87 <= 182 ms. (Ver fórmula 2.30 y 2.31)
fl = 0.8416 + 0.03342ln T
Siendo T periodo de retorno = 50 años
Profundidad de erosión
(Ver fórmula 2.32)
Cálculo de coeficiente de contracción (u), (Ver fórmula 2.33)
1 0.387U0 Jl= -
Be
Velocidad media del flujo. (Ver fórmula 2.34 y 2.35)
Profundidad media (dm), (Ver fónnula 2.36)
Dónde:
(2.30)
(2.31)
(2.32)
(2.33)
(2.34)
(2.35)
(2.36)
Qd= Gasto de diseño o gasto máximo de la avenida para el cual se desea calcular
la erosión en m3/s.
Be= Ancho efectivo de la superficie libre del agua en m.
f.!= Coeficiente que toma en cuenta las contracciones laterales del flujo debido a
los obstáculos dentro de la corriente (pilas). Igual a la unidad si no hay obstáculos.
A= Área hidráulica de la sección, en m
19
Socavación transversal
La reducción del ancho de la sección del cauce en forma natural y como
consecuencia de una obra, es compensada con un incremento en la profundidad
hasta el punto en el cual se alcanza la capacidad necesaria de la sección, este
incremento de la profundidad del cauce se conoce como socavación transversal
Socavación en curvas
Este fenómeno se debe a la sobre elevación del nivel del agua en esta zona
producida por la fuerza centrífuga.
Socavación local
Se presenta al pie de las estructuras interpuestas a las corrientes, sumergidas o que
emergen de la superficie del agua, como resultado de la deflexión de las líneas
de flujo, la turbulencia y la verticidad provocada por la presencia de obstáculos.
Según Rocha Arturo (1998).Las fonnas del lecho afectan la profundidad de
socavación al afectar también la velocidad del flujo y el transporte de sedimentos.
La socavación local en una pila en lecho arenoso con configuración de dunas
fluctúa alrededor de la profundidad de socavación de equilibrio. Esto se debe a la
variabilidad del transporte de material de lecho, caso en el cual la socavación
puede ser un 30% mayor que la profundidad de socavación de equilibrio. Sin
embargo, durante las crecientes, las dunas pueden pasar a lecho.
C. EL FACTOR TIEMPO
Butch (1999). En mediciones de campo encontró que la socavación depende del
tiempo de las avenidas. Entre mayor es el tiempo de la creciente mayor es la
socavación.
La fonna del hidrógrafa de creciente y el tiempo base son factores que detenninan
el valor de la socavación. Sin embargo, la mayoría de métodos de análisis no
tienen en cuenta estos factores.
Factores de seguridad en los cálculos de socavación
Algunos de los métodos de cálculo de la socavación como el HEC-18 de la
FHW A, obtienen valores que en concepto de algunos autores son conservadores y
no se requiere la utilización de factores de seguridad. Sin embargo, debe tenerse
en cuenta que para detenninados caudales se puede producir acorazamiento del
fondo del cauce, disminuyéndose aparentemente la socavación, pero estos
acorazamientos pueden desaparecer al presentarse caudales mayores y la
socavación puede ser muy cercana a la calculada por medio de las fórmulas de
20
Richardson y Richardson, citada por Butch, (1999) En todos los casos existe una
incertidumbre involucrada en los modelos y se requiere utilizar criterios
prudentemente generosos.
Factores de seguridad en socavación en espigones
Los espigones actúan como deflectoras del flujo, disminuyendo el ancho efectivo
del cauce. Las velocidades se aumentan y se producen dos tipos de socavación, las
cuales deben sumarse: Breusers y Raudkivi recomiendan utilizar la siguiente
expresión:
K1 = a Ángulo entre el espigón y la orilla (en grados)
K2 = Pendiente de la pared del dique
K3 =Posición del espigón respecto al canal, (Ver cuadro 2.3, 2.3 y 2.4)
.a: (Ángulo entre el espigón Kl y la orilla (en grados)
30° 0.8
45° 0.9
60° 0.95
90° 1
120° 1.05
150° 1.5
Cuadro 2.2. Corrección según el ángulo coeficiente Kl
Fuente: Breusers y Raudkivi, citada por Butch, (1999)
Pendiente de la pared en diques
Vertical
K2
1
0.85
Cuadro 2.3: Corrección según el pen~iente coeficiente K2
Fuente: Breusers y Raudkivi, citada por Butch, (1999)
21
Posición del espigón respecto al canal
Canal recto (Ambas orillas) Parte cóncava de la curva Parte convexa de la curva Sector aguas abajo en una curva muy fuerte
Sector aguas abajo en una curva moderada
K3
1 1.1 0.8
1.4
1.1
Cuadro 2.4: Corrección según el pendiente coeficiente K3
Fuente: Breusers y Raudkivi, citada por Butch, (1999)
2.2.5. MECÁNICA DE SUELOS
A) :MÉTODO DE OBRAS DE CONTENCIÓN A GRAVEDAD
Según Crespo Villalas, (1996). Indica las fónnulas de Rankinne para el cálculo
de empujé activo y empuje pasivo. Este método se basa en las teorías de
Coulomb y Rankine. La experiencia de obras realizadas y las pmebas
efectuadas demuestran que los resultados obtenidos, adaptando estas teorías a
proyectos en suelos reforzados, conducen a resultados (dimensionamientos) a
favor de la seguridad y muy conservadores.
Existen límites de validez de tales teorías debido a la esquematización de los
cálculos que son relativamente simples (terreno en una única camada, sin la
presencia del nivel freático, suelo no cohesivo, terreno a contener con
superficie constante, etc.).
Estas teorías tratan de determinar los diferentes empujes que se producen en la
tierra, tanto en caso pasivo como en activo:
Coulomb supone en su teoría las siguientes premisas
l. El suelo es isotrópico y homogéneo.
2. La superficie de mptura es un plano. (Coulomb reconoció que esto no es
cierto, pero facilita enormemente los cálculos sin alejarse mucho de la
realidad).
3. Las fuerzas de fricción están distribuidas uniformemente a lo largo del
plano de mptura y supone un coeficiente de fricción.
4. La cuña de ruptura es un cuerpo rígido.
5. Existen las fuerzas de fricción entre suelo y muro.
6. La falla es un problema tridimensional
22
Rankine propone que la estabilidad de una masa granular sea tratada por medio
de la teoría matemática de la estabilidad fracciona! sin recurrir a su posiciones
ni artificios, tomando en cuenta las siguientes condiciones
l. Suelo isotrópico y homogéneo.
2. La superficie de falla es un plano.
3. No hay fricción entre suelo y muro.
4. La masa que falla actúa como un cuerpo rígido.
5. La dirección del empuje es paralela al talud del terreno.
6. El talud se prolonga indefinidamente.
7. Considera al suelo sin cohesión C =O
B) El\!PUJÉ ACTIVO
Es una fricción del empuje hidrostático debido a la misma altura de agua, la
cuantía de la fricción depende del ángulo formado por la tierra del relleno con
el horizontal trazada en el extremo superior del muro ( 8) y del ángulo de
fricción interna (0) del mismo material de relleno. (Ver figura 2.1)
h
Fig. 7
Figura 2.1. Diagrama de empuje activo
Fuente: Ordoñez (sf),p8
El empuje activo debido a una altura igual de tierra. (Ver fórmula 2.37, 2.38 y
2.39)
Ph =Ka yh
K (j cos(o)-.Jcos2(8)-cos2(<J) a = cos( ) cos(8)+.Jcos2 (8)-cos 2 (<J)
Ea= !.:Kayh2 2
Siendo: y = el peso del relleno.
(2.37)
(2.38)
(2.39)
23
C) EMPUJE PASIVO
Es el efecto del muro sobre la tierra. (Ver figura 2.2) y (Ver fórmula 2.40)
1 ·\· ..
-.. \
h1 Ep ............... _.. ......... -\ ==:~-.----~·
f
lano de rotura ~ k .~ /¡ h
f.'
~ iJ .~. (. ·:;'
i~'
Figura 2.2. Diagrama de empuje pasivo
Fuente: Ordoñez;(sf),p8
E = !.yhz cos(o) cos(S)+Jcos2(o)-cos2
(¡¡¡) P 2 1 cos(o)-.Jcos2(o)-cos2(¡¡¡)
D)ÁNGULO DE FRICCIÓN
(2.40)
Según Crespo Villalas, (2004 ). Define que el "ángulo de fricción interna es tma
propiedad de los materiales granulares para permanecer en un estado sin
deslizarse. Para determinar el ángulo esta es la práctica más fácil y común. Este
dato es muy importante en el cálculo de la mecánica de suelos, ya que nos
ayuda a determinar valores tales como la fuerza de empuje que ejerce el suelo
sobre un elemento determinado. Y también la capacidad que tiene el suelo de
soportar un estado de reposo sin deslizarse" (Ver cuadro 2.6)
Datos referenciales Arcilla suave Arcilla media Limo seco y suelto Limo denso Arena suelta y grava Arena densa y grava Arena suelta, seca y bien graduada
Arena densa seca y bien graduada.
0-15° 15 -30° 27-30° 30-35° 30-40° 25-35° 33 -35°
42-46°
Cuadro 2.5: Ángulo de fricción interna.
Fuente: Teodoro E. 1 J. Paola, citado por Crespo Villalas, (2004)
24
E) CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO
Según Sans Llano (1975). Capacidad portante es la capacidad del terreno para
soportar las cargas aplicadas sobre él. Técnicamente la capacidad portante es la
máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no
se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial
excesivo. (Ver cuadro 2.6)
Roca maciza Roca sedimentaria
Datos referenciales
Gravas (compactas, med.comp. Sueltas) Arenas (compactas, med.comp. Sueltas) Arena o grava arcillosa Suelos inorgánicos, arena fina Arcilla inorgánica plástica
Cuadro 2.6. Capacidad portante del suelo
100 15
5,4,3 3.75, 3, 2.25
2 1 1
Fuente: Teodoro E. 1 J. Paola Pag. 303, citado por Villalas
F) GRANULOMETRÍA
Rugosidad "n" de Manning
ANA,(20 1 O) indica que: "La mgosidad depende del cauce y el talud, dado a las
paredes laterales del mismo, vegetación, irregularidad y trazado del canal, radio
hidráulico y obstmcciones en el canal, generalmente cuando se diseña canales en
tierra se supone que el canal está recientemente abierto, limpio y con un trazado
uniforme, sin embargo el valor de rugosidad iniciahnente asumido dificihnente se
conservará con el tiempo, lo que quiere decir que en la práctica constantemente se
hará frente a un continuo cambio de la mgosidad."
Coeficiente de rugosidad de cauces naturales (n de Manning) Según el MTC, (2008). Indica que para obtener el coeficiente de Manning, se
requiere de la experiencia del especialista para realizar las estimaciones, que
puede apoyarse en antecedentes de casos similares, tablas y publicaciones técnicas
disponibles, sobre la base de los datos recopilados en la etapa de campo. Se dan a
conocer recomendaciones prácticas para la estimación del coeficiente de
rugosidad en cauces naturales y se describen a continuación.
En la cuadro 2.7, se presentan valores del coeficiente de rugosidad de Manning
donde el valor del coeficiente de rugosidad depende de varios factores asociados a
la vegetación, geomorfología y características geométricas propias de los cauces
naturales.
25
n = m5 (nO+ n1 + n2 + n3 + n4) (2.41)
nO: Rugosidad base para un canal recto, uniforme, prismático y con rugosidad
homogénea.
nl: Rugosidad adicional debida a irregularidades superficiales del perímetro
mojado a lo largo del tramo en estudio.
n2: Rugosidad adicional equivalente debida a variación de forma y de
dimensiones de las secciones a lo largo del tramo en estudio.
n3: Rugosidad equivalente debida a obstrucciones existentes en el cauce.
n4: Rugosidad adicional equivalente debida a la presencia de vegetación.
m5: Factor de corrección para incorporar efecto de sinuosidad del cauce o
presencia de meandros, (Ver cuadro N° 2.7)
Condiciones del canal
Tierra
Corte en roca Material involucrado
Grava fina
Valores
nO
0.02
0.025
0.024
Grava gruesa 0.028 ----------------------------------------------------· Suave O
Menor 0.005 Grado de irregularidad n 1
Moderado 0.01 Severo 0.02 ----------------------------------------------------· Gradual O Ocasionalmente
Variaciones de la sección alternante transversal
Efecto relativo de las obstrucciones
Frecuentemente alternante
Insignificante
Menor
Apreciable
n2
..... n-'
0.05
0.010-0.015
o 0.010-0.015
0.020-0.030
Severo 0.040-0.060 ----------------------------------------------------· Baja 0.005-0.010
Media 0.010-0.025 Vegetación n4
Alta 0.025-0.050 Muy baja 0.050-0.1 ----------------------------------------------------· Menor 1
Grado de los efectos por m5 meandros Apreciable 1.15
Severo 1.3 Cuadro 2.7: Tabla de Cowan para detenninar la influencia de diversos factores sobre el coeficiente "n" Fuente: Hidráulica de Tuberías y Canales, Rocha Arturo, (1998).
26
2.2.6. DISEÑO DE MURO
Rojas Martínez, (2009). Indica que para tener un diseño adecuado se debe considerar los siguientes aspectos:
1) Los componentes del muro deben ser capaces de resistir los esfuerzos de corte
y momento internos generados por las presiones del suelo y demás cargas.
2) El muro debe ser seguro contra un desplazamiento lateral.
3) El muro debe ser seguro contra tm posible volcamiento.
4) Las presiones no deben sobrepasar la capacidad de soporte del p1so de
fundación.
A. VERIFICACIÓN DE ESTABILIDAD DE UNA ESTRUCTURA
a. Verificación al deslizamiento
Es necesario realizar pruebas de verificación de estabilidad luego de haber
realizado el diseño de cualquier estructura, y entre estas pruebas está la
llamada verificación al deslizamiento.
Es necesario tomar en cuenta en la práctica, el suelo del frente del muro,
solamente hasta la altura de la base del muro en el análisis de estabilidad
contra deslizamiento. El suelo en esta parte provee una presión pasiva
resistente cuando el muro tiende a deslizarse dentro de ésta. Por lo tanto, si
el suelo fuera excavado por alguna razón, después de que el muro sea
construido, esta presión pasiva dejaría de ser efectiva y se tendría una falla
por deslizamiento en potencia (ver figura 2.3)
1 Wm
Pp _ __..,. ¿j .,..,. __ _
qtr\JHKa Figura 2.3. Diagrama de fuerzas
Fuente: Rojas Martínez, (2009)
27
Dónde:
Ws:
Pa:
qmax:
T:
yH.Kp:
yHka:
N:
Peso del suelo,
Empuje activo
Presión máxima
Fuerza de tensión
.Empuje pasivo resultante
Empuje activo resultante
Fuerza normaL
Wm:
Pp:
qmm:
Peso del muro
Empuje pasivo
Presión mínima
La fuerza sustentante es igual a la suma de fuerzas verticales, incluyendo
la componente vertical del empuje. (Ver fónnula 2.42)
N=~Fr (2.42)
La resistencia al deslizamiento no es más que el coeficiente de fricción
multiplicado por la fuerza sustentante: (Ver fórmula 2.43)
T=Fn
Dónde:
F = Factor de deslizamiento.
N = Fuerza sustentante.
f = Coeficiente de fricción
T = Fuerza de tensión
(2.43)
El coeficiente de fricción (f) se toma como la tangente del ángulo (<p) de
fricción externa: (2/3 <p). (Ver fórmula 2.44)
f = tg(2/3 <p) (2.44)
El factor de seguridad contra deslizamiento es usual tomarlo como 1.5,
aunque podrá tomarse un valor mayor, según sea el caso.
Por consiguiente, para el análisis de estabilidad contra deslizamiento
tenemos que la fuerza resistente dividida por el empuje activo horizontal es
igual al factor de seguridad: (Ver fórmula 2.45)
F. S= ..!:E_ PaH
(2.45)
28
Dónde:
F.S. =Factor de seguridad. Fr = Fuerza resistente
PaH =Empuje activo horizontal.
b. Verificación al volcamiento
El empuje sobre un muro tiende a volcarlo alrededor de su pie o base. Este
momento de volteo es equilibrado por el momento que desarrolla el peso
del muro. Cualquier muro debe ser estable contra volteo alrededor del pie
o base.
Para realizar este análisis de estabilidad contra volcamiento, tenemos que
(ver figura 2.4)
a. El momento estabilizante dividido el momento de volteo es igual al
factor de seguridad contra volteo.
b. El momento estabilizante está dado por el peso de la estructura, el peso
de suelo, la componente vertical del empuje y el empuje pasivo del
frente del muro.
c. El momento de volteo está dado por el empuje horizontal que actúa
sobre el muro
d. El factor de seguridad contra el volcamiento generalmente se toma
como1.5, aunque puede ser mayor.
e. Por lo general, si la resultante N cae en el tercio de la mitad de la base,
la estabilidad contra volteo es adecuado.
El momento estabilizante dividido el momento de volteo es igual al factor
de seguridad contra volteo. (Ver fórmula 2.46)
F. S= ME M y
Dónde:
F.S. =Factor de seguridad contra volteo.
ME =Momento estabilizante.
Mv = Momento de volteo.
(2.46)
29
Un tercio de la mitad de la base
Figura 2.4. Diagrama de fuerzas verificación al volcamiento.
Fuente: Rojas Martínez, (2009)
c. Verificación de las tensiones transmitidas al terreno
Es importante no sobrepasar la capacidad del suelo para absorber carga, o
sea su capacidad soporte. Se puede asumir que existe una distribución
lineal de tensiones sobre el terreno cuando sucede que la resultante cae
dentro del núcleo central de las tensiones resultantes. (Ver fórmula
2.47) y (Ver figura 2.5)
qmin.
Figura 2.5 Diagrama de fuerzas de las tensiones transmitidas al terreno.
Fuente: Rojas Martínez, (2009)
{qmax. N ( 6e) qmin = i 1 ± B , ; para el caso de e < B/6 tfm 2 qmin. B
(2.47)
30
Dónde:
qmax. = Presión máxima
qmin. = Presión mínima
N = Fuerza sustentante.
B = Base del muro
e= B/2- (Mr- Mv)/N, es la excentricidad de la resultante. (2.48)
El valor de la tensión resultante debe mantenerse debajo de la tensión
pennisible del terreno. Este valor puede obtenerse por diferentes métodos
como las expresiones de Terzaghi, Hansen, Meyerhoff, etc.
También puede usarse tablas que dan la resistencia en función del tipo de
suelo y para arenas y arcillas, en función del SPT.
Debido a la flexibilidad de los gaviones, es posible que la resultante caiga
fuera del núcieo central de inercia, sin llegar a valores elevados en la
tensión detracción, ya que se reduce la sección de trabajo de la base.
La excentricidad real será:
e' = B 1 2- e ; para e > B 1 6
qmax. = 2 N 13 e'; t 1m2
qmin. = qmax. (B- 3e') 1 3e'; t 1m2
(2.49)
(2.50)
(2.51)
Se considera conveniente que qmin sea :S 2t 1 m2 en tracción y qmax no
deba sobrepasar la tensión admisible del terreno.
31
CAPÍTULO 111
MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. MATERIALES
3.1.1. MATERIALES Y EQUIPOS
l. Libros de texto
2. Normas y reglamentos
3. Tesis similares a dicho trabajo
4. Cinta métrica de 50 m
5. GPS
6. Estación total
7. Cámaras fotográficas
3.1.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL DISTRITO DE
CHAVÍNDEHUANTAR
a) Ubicación
Ubicación Política
Departamento:
Provincia:
Distrito:
Localidad:
Ubicación Geográfica
Ancash
Huari
Chavín
Chavín.
Comprendida entre las coordenadas UTM (Zona 18)
Sur: 200433.84 m.
Este:
Altitud:
8997023.46 m.
3210 m.s.n.m.
32
b) Clima
El clima en la zona de estudio es variable, donde las
ocurrencias de precipitaciones se dan entre los meses de
noviembre a abril y el periodo de estiaje comprendido
entre los meses de mayo a octubre en la cual la temperatura
media anual es de 12° C.
e) Vivienda
Las viviendas están construidas con material rústico y en
poco porcentaje de material noble, con tapiales y techos de
teja y calamina de 2 niveles, como es característico en los
pueblos rurales de nuestra región. Los ambientes son de
compartimiento multifamiliar, de uso diverso con servicios
comunes e integrados.
d) Servicios públicos
El distrito de Chavín cuenta con los siguientes servicios:
Municipalidad distrital de Chavín, terminal tenestre,
mercado de abastos, institución educativa inicial,
Colegio primaria de menores, colegio secundario, iglesia,
centro de salud, servicio de agua potable, servicio de
desagüe, servicio de energía eléctrica, servicio de telefonía.
e) Población
Según las proyecciones de la población y vivienda basados
en datos del INEI (Instituto nacional de Estadística e
informática), se tiene que según el Censo del año 2007, la
población actual del distrito de Chavín de Huantar es de
10,000 habitantes y un total de 2,000 viviendas.
33
f) Aspecto económico
La actividad predominante en la zona es el turismo.
También se dedican a la actividad agrícola, cuya
producción es destinada al autoconsumo y la
comercialización principalmente, cuya principal
limitación es la vía de acceso para la evacuación de los
productos hacia los mercados. Los principales productos
que se producen en la zona son: la papa, maíz, trigo y
otros para el auto consumo y ganadería entre los animales
que se crían son el ganado: vacuno, caprino, equinos y
animales menores
g) Vías de Comunicación
En cuanto a los servicios de comunicaciones, el distrito de
Chavín de Huáncar se comunica de la siguiente manera,
(Ver cuadro 3.1)
De A Distancia Tiempo Tipo de
(Km) (Ptis) vía
Huaraz Catac 35 0.75 Asfaltada
Catac Túnel de
35 0.75 Asfaltada Cahuish
Túnel de Chavín de 35 1.5 Trocha
Cahuish Huantar
Cuadro 3 .l. Vías de acceso al distrito de Chavín de Huantar
Fuente: Elaboración propia.
3.2. METODOS
a. Mecánica de suelos
Se realizaran ensayos de mecánica de suelos
b. Topografía
Se realizara un levantamiento topográfico del área involucrada
empleando GPS y Estación total, el procesamiento de la infonnación
se realizara empleando el sistema CAD con una equidistancia de las
curvas de nivel de l. O m
34
c. Generación de caudal
La generación del caudal máximo se realizó utilizando el método
racional modificado. Propuesto por el ministerio de transportes del
Perú.
3.2.1. RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN
(a) Mecánica de suelos
Método de la calicata
Según Coraspe, H: Tejera, S (1996). Procedimiento para la
toma de muestras de suelos. FONAIAP Divulga, p54. La
calicata es el único medio disponible que realmente pennite
ver y examinar un perfil de suelo en su estado natural. Puede
excavarse a mano o con equipos especiales, como una
excavadora de zanjas. De ser necesario, podrá obtener
muestras no alteradas de horizontes seleccionados de una
calicata.
Los pasos fundamentales que se deben seguir al excavar una
calicata son
1) Excave una calicata con paredes vertical y rectas de 0,80
x 1,50 m y 2m de profundidad, o si ésta es menor, hasta
alcanzar la roca madre; la parte superior de la calicata
deberá ser lo suficientemente amplia como para que
pueda ver el fondo fácilmente (en la ilustración se indica
cómo hacerlo).
2) Si ha seleccionado un sitio con suelo aluvial, es posible
que encuentre aguas subterráneas antes de alcanzar los 2
metros. Si encuentra agua, será imposible seguir
excavando, pero tome muestras del suelo del fondo de la
calicata a la mayor profundidad posible.
3) Cuando haya terminado de excavar, examme
cuidadosamente una de las paredes bien expuestas de la
calicata para determinar los distintos horizontes del
suelo: esto se denomina perfil del suelo y debe
examinarse nada más acabar de excavar. Haga un dibujo
35
del perfil del suelo de cada calicata que excave y mida y
anote las profundidades de cada horizonte. Anote
cuidadosamente en su dibujo el lugar en que tomó cada
muestra.
(b) Topografía (trabajo de campo)
Este estudio topográfico se fundamenta en el levantamiento
topográfico de detalle que incluyo los siguientes Trabajos de
Campo:
1) Reconocimiento. En primer lugar se reconoce el terreno
objeto del trabajo para organizar adecuadamente todo el
trabajo de campo, identificando los puntos característicos a
levantar e identificando los puntos accesibles y dominantes
para el establecimiento de la poligonal de apoyo.
2) Localización de la poligonal de apoyo y dibujo de
croquis
Estableciendo en el terreno los vértices del polígono de
apoyo y de los vértices auxiliares necesarios, mediante
puntos fijos pennanentes, generando un croquis de conjunto
con la nomenclatura o denominación de cada vértice.
3) Posicionamiento GPS. Se determinaron las coordenadas
UTM del primer vértice de la poligonal de apoyo, así
mismo se detenninó su altitud.
4) Orientación. Se orientó con brújula el lado inicial de la
poligonal de apoyo, obteniendo su azimut magnético. Para
la conversión a azimut geográfico.
5) Levantamiento de una poligonal de apoyo. El
levantamiento se realizó con Estación Total, que es el
equipo mayormente utilizado en la actualidad, la poligonal
de apoyo se realizó aplicando el 1~étodo de medida directa
de ángulos interiores, usando el procedimiento de doble
posición de instrumento. Las distancias se midieron dos
veces por el procedimiento de ida y regreso. La nivelación
de la poligonal fue trigonométrica, mediante observaciones
rec1 procas.
36
6) Cálculo de la poligonal de apoyo. La planilla de cálculo de
coordenadas se realizó mediante una hoja de Excel. La
nivelación se calculó y ajusto también en Excel. Obtenidas
las coordenadas corregidas y cotas, se cargaron a la·
Estación Total.
7) Levantamiento de detalle nor el método de radiaciones. .. El levantamiento de detalle se realizó aplicando el método
de radiaciones (polar) obteniendo la posición y elevación de
los puntos levantados. Para realizar lo anterior se empleó el
registro electrónico de la estación total, guardando las
coordenadas obtenidas de los puntos en la memoria interna
del aparato.
3.2.2. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
a) Generación de caudal
Para la generación del caudal se utilizara el método racional
modificado.
Estudio de la micro-cuenca
Se utilizó los mapas de la carta nacional a escala 1/100,000;
con equidistancia mínima de curvas de nivel de 50 m,
levantado por el IGN por métodos estéreo-fotogramétricos
con control terrestre- 1971. Hoja: 20i- N- SE, 20i- I-SO,
20h-III-NO 20h- II NO 20h- II- NE 20h- II- SO ' - ' ' '
20h -TI- SE.
Estudio de las precipitaciones máximas y mínimas
Se utilizó la información pluvial correspondiente a la
estación meteorológica de Chavín, el cual cuenta con
información de precipitación en 24 horas de entre los años
1965 - 1985.la información se encuentra adjuntada en
anexo.
Para las intensidades de la precipitación de diferentes
periodos de retomo de cada tma de las sub cuencas se
utilizó la fórmula número (2.6)
37
Corrección de datos. Utilizando las distribuciones
estadísticas propuesta en el marco teórico específico se
hiso la corrección y validación de datos, para tal
procedimiento se usaron las ecuaciones indicadas de
número (2.8) al (2.22). Método de Gumbel se hizo la
corrección de datos de precipitación para diferentes
periodos de retomo.
Datos de entrada: Se procede a ingresar las características
morfológicas y geométricas de la cuenca, estos parámetros
son: área de la cuenca, longitud del cauce principal,
pendiente media del cauce y precipitación total.
Detenninación del número de curva
Para determinar el número de la curva (CN); Primero se
selecciona el "uso de la tierra y cobertura" utilizando el
anexo N° 02, (Ver cuadro 3.2)
Características
U so de la tierra y cobertura
Tratamiento del suelo
Pendiente del terreno (% ):
Tipo de suelo
Pastizales
No defmidos Mayor 1%
TipoB
Cuadro 3.2. Selección de las opciones para determinar CN para el uso de la tierra y cobertura Fuente: Aparicio, citada por MTC, (2008)
Tipo de suelo
A
B
e
D
Textura del suelo
Arenosas con poco limo y arcilla
Arenas finas y limos
Arenas muy fina, limos, suelos con alto
contenten ido de arcilla
Arcilla en grandes cantidades, suelos poco
profundos con saborizantes de roca sana
Cuadro 3.3 Grupo hidrológico del suelo.
Fuente: Aparicio, citada por MTC, (2008).
38
Determinación de coeficiente de escorrentía (C)
De haber obtenido la precipitación máxima diaria para
diferentes periodos de retomo y el umbral de escorrentía
fónnula (2.3) se procede remplazar los datos a la fórmula
número (2.2)
Determinación de coeficiente de unifÓrmidad (K)
Para la detenninación del coeficiente de unifonnidad se
necesita calcular el tiempo de concentración el cual se
calculó aplicando las fórmula s (2.24), (2.25), (2.26), el
valor de tiempo de concentración obtenido se remplaza en
la fórmula (2.23)
Precipitación máxima corregida sobre la cuenca (P)
Para determinar la precipitación máxima corregida para
cada una de las sub cuencas se aplican las fórmulas (2.27) y
(2.28)
b) Cálculo de socavación y erosión
Se realizó en laboratorio de mecánica de suelo el estudio de
análisis granulométrico anexo 04 del cual se obtuvo los
diámetros: D84 y Dm
Los datos obtenidos de laboratorio se utilizan para el cálculo
de socavación aplicando las fórmulas propuesto en el marco
teórico (2.29) al (2.36)
El cuadro 2.3, Cuadro 2.4 y Cuadro 2.5 se utiliza para
corrección de Factores de seguridad en socavación a
diferentes características del muro.
3.2.3. MODELAMIENTO EN HEC- RAS
1) Datos geométricos para el cálculo con HEC-RAS.
Para la modelación se trazaran secciones a una equidistancia de
20 m. al interactuar con el civil 3d las secciones se reconocen
automáticamente.
2) Coeficiente de rugosidad para la fónnula de Manning.
El coeficiente de rugosidad "n" para la fórmula de Manning es
requerido por el programa HEC-RAS en las características
39
fisicas de cada sección las cuales serán obtenidas del [manual
del usuario HEC-RAS 2003]
3) Datos de flujo para el cálculo en HEC-RAS
Se modelara utilizando caudales de diferentes tiempos de
retomo
4) Procesamiento final.
Una vez introducidos los datos requeridos por el programa
HEC-RAS, se realiza el cómputo con el comando "Steady
Flow Análisis" del menú "Run" de la ventana principal de
HEC-RAS.
40
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 GENERACIÓN DEL CAUDAL DE DISEÑO
4.1.1. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA
A. PRECITACIÓN MÁXIMA DIARIA PD(MM)
Precipitaciones Precipitaciones Año máximas de 24 Año máximas de 24
horas horas
1965 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974
27.2
58.3
23.9
20.6
30
32
63.6
40.3
33.8
N° Años
Media
D. Est.
C. V.%
Max.
Min.
Alfa
Beta
1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983
18 36.94
11.77
31.86
63.6 20.6
0.1
0.52
0.0089
-21.429
Cuadro 4.1: Análisis de precipitación
Fuente: Estación Chavín- Senamhi
32.5
37.3
37.6
49.1
39.4
26.6
38.9
32.2
35.4
41
Validación de datos
a. Distribución Gumbel
La validación los datos se realizaran utilizando el programa
Hidroesta, (Ver cuadro 4.2)
m X P(X) G(X) G(Y)Mom
Delta Ordinario Lineal
1 20.6 0.0556 0.0336 0.03779 0.0223 2 23.9 0.1111 0.0959 0.1025 0.0152 3 26.6 0.1667 0.1768 0.1838 0.0101 4 27.2 0.2222 0.1978 0.2047 0.0244 5 30 0.2776 0.306 0.3115 0.0282 6 32 0.3333 0.388 0.3919 0.0547 7 32.2 0.3889 0.3963 0.4 0.0074 8 32.5 0.4444 0.4086 0.412 0.0359 9 33.8 0.5 0.4612 0.4636 0.0388 10 37.3 0.5556 0.5928 0.5924 0.0372 11 37.6 0.6111 0.6031 0.6025 0.008 12 38.9 0.6667 0.6459 0.6445 0.0208 13 39.4 0.7222 0.6614 0.6597 0.0608 14 40.3 0.7778 0.6882 0.6861 0.0896 15 49.1 0.8333 0.8698 0.8663 0.0365 16 58.3 0.8889 0.9514 0.9491 0.0625 17 63.6 0.9444 0.9729 0.9712 0.0284
Cuadro 4.2. Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Gumbel
Fuente: Obtenido del software Hidroesta.
Como el delta teórico 0.0896, es menor que el delta tabular 0.3298. Los datos se
ajustan a la distribución Gumbel, con un nivel de significación del 5%, (Ver figura
4.1)
Parámetros de la distribución Gumbel:
Con momentos ordinarios:
Parámetro de posición (!l)= 31.5102
Parámetro de escala (Alfa)= 8.9299
Con momentos lineales:
Parámetro de posición (!11)= 31.4037
Parámetro de escala (Alfa1 )= 9.1144
0.8
0.6
Joro Ó.4
02 /MI. '''·'
·o o ·o 20 40 60 so
Figura 4.1: Bondad de ajuste de Gumbel
Fuente: Obtenido del software Hidroesta
42
b. Distribución Normal. (Ver cuadro 4.3)
G(X) G(Y)
m X P(X) Ordinario
Mom Delta Lineal
1 20.6 0.0556 0.0833 0.0769 0.0277 2 23.9 0.1111 0.1367 0.1294 0.0256 3 26.6 0.1667 0.1768 0.2027 0.0283 4 27.2 0.2222 0.1978 0.2809 0.0125 5 30.0 0.2776 0.306 0.3445 0.009 6 32.0 0.3333 0.388 0.3512 0.0156 7 32.2 0.3889 0.3963 0.3512 0.0335 8 32.5 0.4444 0.4086 0.3612 0.0359 9 33.8 0.5000 0.4086 0.4059 0.0388 10 37.3 0.5556 0.5928 0.5924 0.0372 11 37.6 0.6111 0.6031 0.6025 0.0814 12 38.9 0.6667 0.6459 0.6445 0.1266 13 39.4 0.7222 0.6614 0.6597 0.1374 14 40.3 0.7778 0.6882 0.6861 0.1461 15 49.1 0.8333 0.8698 0.8663 0.0376 16 58.3 0.8889 0.9718 0.9491 0.0829 17 63.6 0.9444 0.9911 0.9927 0.0467
Cuadro 4.3. Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Normal
Fuente: Obtenido del software Hidroesta.
Ajuste con momentos ordinarios:
Como el delta teórico 0.1461, es menor que el delta tabular 0.3298. Los datos se
ajustan a la distribución Normal, con un
nivel de significación del 5%,(Ver figura
4.1)
Parámetros de la distribución normal:
Con momentos ordinarios:
Parámetro de localización (Xm)= 36.4471
Parámetro de escala (S)= 11.4554
Con momentos lineales:
Media lineal (Xl)= 36.4471
Desviación estándar lineal (SI)= 11.1117
o;
/ .Ord' ·
Figura 4.2: Bondad de ajuste de Normal
Fuente: Obtenido del software Hidroesta
43
c. Distribución Log Nonnal2 parámetros, (Ver cuadro 4.4)
G(X) G(Y) m X P(X) Ordinario Mom Delta
Lineal 1 20.6 0.0556 0.0354 0.0376 0.0202 2 23.9 0.1111 0.0961 0.0996 0.015 3 26.6 0.1667 0.1768 0.1769 0.0283 4 27.2 0.2222 0.1978 0.2809 0.0125 5 30.0 0.2776 0.306 0.3445 0.009 6 32.0 0.3333 0.388 0.3512 0.0156 7 32.2 0.3889 0.3963 0.3512 0.0335 8 32.5 0.4444 0.3959 0.3612 0.0359 9 33.8 0.5000 0.4399 0.4059 0.0388 10 37.3 0.5556 0.5928 0.5924 0.0246 11 37.6 0.6111 0.6031 0.6025 0.0814 12 38.9 0.6667 0.6459 0.6445 0.1266 13 39.4 0.7222 0.6614 0.6597 0.1374 14 40.3 0.7778 0.6882 0.6861 0.1461 15 49.1 0.8333 0.8698 0.8663 0.0376 16 58.3 0.8889 0.9567 0.9542 0.0678 17 63.6 0.9444 0.9777 0.976 0.0332
Cuadro 4.4. Cálculos del ajuste Smirnov Kolmogorov de LogNormal
Fuente: Obtenido del software Hidroesta.
Ajuste con momentos ordinarios:
Como el delta teórico 0.0991, es menor que el delta tabular 0.3298. Los datos se
ajustan a la distribución LogNormal 2 parámetros, con un nivel de significación del .
5%, (Ver figura 4.3)
Con momentos ordinarios:
Parámetro de escala (~y)= 3.5592
Parámetro de forma (Sy)= 0.2955
Con momentos lineales:
Parámetro de escala (~yl)= 3.5592
Parámetro de fonna (Syl)= 0.3001
Figura 4.3: Bondad de ajuste de LogNormal
Fuente: Obtenido del software Hidroesta
44
d. Distribución Gamma 2 parámetros, (Ver cuadro 4.5)
G(X) G(Y)
m X P(X) Ordinario
Mom Delta Lineal
1 20.6 0.0588 0.0461 0.1525 0.0127 2 23.9 0.1176 0.1041 0.2281 0.0136 3 26.6 0.1765 0.1736 0.2963 0.0029 4 27.2 0.2353 0.2847 0.3119 0.0438 5 30.0 0.2941 0.3060 0.3445 0.0095 6 32.0 0.3333 0.3880 0.3512 0.0050 7 32.2 0.3889 0.3963 0.3512 0.0463 8 32.5 0.4444 0.3959 0.3612 0.0939 9 33.8 0.5000 0.4399 0.4059 0.0265 10 37.3 0.5556 0.5928 0.5924 0.0217 11 37.6 0.6111 0.6031 0.6025 0.0355 12 38.9 0.6667 0.6459 0.6445 0.0776 13 39.4 0.7222 0.6614 0.6597 0.1074 14 40.3 0.7778 0.6573 0.6181 0.0437 15 49.1 0.8235 0.8672 0.6376 0.0793 16 58.3 0.8824 0.9616 0.8947 0.0417 17 63.6 0.9412 0.9829 0.9308 0.0332
Cuadro 4.5. Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Gamma
Fuente: Obtenido del software Hidroesta.
Ajuste con momentos ordinarios:
Como el delta teórico 0.1074, es menor que el delta tabular 0.3400. Los datos se
ajustan a la distribución Gamma de 2 parámetros, con un nivel de significación del
5%
Con momentos ordinarios:
Parámetro de forma (Gamma)= 11.3633
Parámetro de escala (Beta)= 3.2423
Con momentos lineales:
Parámetro de forma (Gamma1)= 4.9715
Parámetro de escala (Beta 1 )= 7. 411
·/&.p
•,.
joro
/ .. ML_
' ,_.,
Figura 4.4: Bondad de ajuste de Gamma
Fuente: Obtenido del software Hidroesta.
45
e. Distribución Log Pearson tipo ID, (Ver cuadro 4.6)
G(X) G(Y)
m X P(X) Ordinario
Mom Delta Lineal
1 20.6 0.0526 0.0197 0.0197 0.0329 2 23.9 0.1053 0.0791 0.0807 0.0262 3 26.6 0.1579 0.1645 0.1679 0.0066 4 27.2 0.2105 0.1872 0.1908 0.0233 5 30.0 0.2632 0.3036 0.3080 0.0405 6 32.0 0.3158 0.3911 0.3512 0.0753 7 32.2 0.4211 0.3963 0.3512 0.0463 8 32.5 0.4444 0.3959 0.3612 0.0939 9 33.8 0.4737 0.4399 0.4059 0.0265 10 37.3 0.5556 0.5928 0.5924 0.0217 11 37.6 0.6111 0.6031 0.6025 0.0355 12 38.9 0.6667 0.6459 0.6445 0.0776 13 39.4 0.7222 0.6614 0.6597 0.0645 14 40.3 0.7895 0.6573 0.6989 0.0905 15 49.1 0.8421 0.8672 0.8723 0.0331 16 58.3 0.8947 0.9616 0.9493 0.0574 17 63.6 0.9474 0.9829 0.9700 0.025
Cuadro 4.6. Cálculos del ajuste Smimov Kolmogorov de Log Pearson tipo III
Fuente: Obtenido del software Hidroesta
Ajuste con momentos ordinados:
Como el delta teórico 0.09054, es menor que el delta tabular 0.3206. Los datos se
ajustan a la distribución Log-Pearson tipo
3, con un nivel de significación del 5
Con momentos ordinarios:
Parámetro de localización (Xo)= 1.9282
Parámetro de forma (Gamma)= 32.4135
Parámetro de escala (Beta)= 0.0503
Con momentos lineales:
Parámetro de localización (Xol)= 2.0884
Parámetro de forma (Gammal)= 25.6841
Parámetro de escala (Betal)= 0.0573
.... ...,,,'/· ,•
··· ··ho .. ,- ,,
Figura 4.5: Bondad de ajuste de Log Pearson Fuente: Obtenido del software Hidroesta
46
f. Distribución Log Gumbel, (Ver cuadro 4.7)
m X P(X) G(X) G(Y)Mom Delta
Ordinario Lineal 1 20.6 0.0556 0.0033 0.0067 0.0522 2 23.9 0.1111 0.0500 0.0647 0.0611 3 26.6 0.1667 0.1522 0.1726 0.0145 4 27.2 0.2222 0.1811 0.2012 0.0411 5 30.0 0.2778 0.3273 0.3080 0.0496 6 32.0 0.3333 0.4300 0.3512 0.0753 7 32.2 0.4444 0.4398 0.3512 0.0463 8 32.5 0.5000 0.4543 0.3612 0.0939 9 33.8 0.5556 0.5141 0.4059 0.0265 10 37.3 0.6111 0.6480 0.5924 0.0217 11 37.6 0.6111 0.6031 0.6025 0.0355 12 38.9 0.6667 0.6459 0.6445 0.0776 13 39.4 0.7222 0.6614 0.6597 0.0119 14 40.3 0.7778 0.7333 0.6989 0.0444 15 49.1 0.8333 0.8767 0.8723 0.0434 16 58.3 0.8889 0.9395 0.9493 0.0506 17 63.6 0.9444 0.9561 0.9700 0.0137
Cuadro 4.7. Cálculos del ajuste Smirnov Kolmogorov de Log Gumbel
Fuente: Obtenido del software Hidroesta
Como el delta teórico 0.0967, es menor que el delta tabular 0.3298. Los datos se
ajustan a la distribución logGumbel,
con un nivel de si~ficación del 5%
Con momentos ordinarios:
Parámetro de posición (11)= 3.4266
Parámetro de escala (Alfa)= 0.2303
Con momentos lineales:
Parámetro de posición (111)= 3.4186
Parámetro de escala (Alfal)= 0.2443
/Exp
<' , ~ '
1 Ord ", ",;'
;-l-
~ ' ,, " ... : ' ; ,/".MI.
60 . ' 80.·, ... ·.
Figura 4.6: Bondad de ajuste Log GumbeL
Fuente: Obtenido del software Hidroesta
47
Delta teórico Delta tabular Diferencia Distribución 0.0967 < 0.3298 0.2331 Log Gumbel.
0.09054 0.3206 0.23006 Log Pearson
< tipo III
0.1074 < 0.34 0.2326 Gamma2 0.0991 < 0.3298 0.2307 LogNonnal2 0.1461 < 0.3298 0.1837 Normal. 0.0896 < 0.3298 0.2402 Gumbel Cuadro 4.8. Comparación de delta teórico y delta tabular Fuente: Elaboración propia
Realizando las comparaciones de los diferentes distribuciones lo q más se es la
distribución Gumbel.
B. PRECIPITACIONES PARA DIFERENTES PERIODOS DE
RETORNO
Los datos de precipitación máximos en 24 horas se ajustaron a la
distribución probabilística Gumbel, para lo cual se ha calculado las
precipitaciones para los diferentes periodos de retomo como se
observa en el cuadro 4.8
Es necesario señalar que las condiciones pluviométricas en la parte
oriental de los andes no tiene el mismo comportamiento que el flanco
occidental, pues como se sabe la altitud con respecto a la precipitación
es directa en la parte occidental, mientras que en la parte oriental están
zonificados los eventos pluviométricos y la condicionante
precipitación -altitud no es aplicable en esta zona. Bajo esta premisa
se analizó los datos de precipitación, llegando a la conclusión que
mayor descarga se origina en la zona más baja y la menor descarga
sucede en la zona alta. (Ver cuadro 4.9)
T Precipitación 24
Prob(Pmax<=x) Horas
2 34.67 0.5 5 44.79 0.8 10 51.5 0.9 25 59.97 0.96 50 66.25 0.98 100 72.49 0.99 200 78.7 0.995 500 86.9 0.998
Cuadro 4.9. Precipitación a 24 horas Fuente: Obtenido del software Hidroesta.
48
C. PRECIPITACIÓN MÁXIMA CORREGIDA SOBRE LA
CUENCA
Coeficiente de simultaneidad o factor reductor (KA)
Área (km2) Factor reductor
(KA)
Sub cuenca O 1 9.17 0.94
Sub cuenca 02 30.17 0.90
Sub cuenca 03 37.06 0.90
Cuadro 4.10. Factor reductor para las sub cuencas
Fuente: Elaboración propia.
Precipitaciones corregidas
T Precipitación Precipitación (mm) corregida (mm)
2 34.67 32.45 5 44.79 41.92 10 51.50 48.20 25 59.97 56.12 50 66.25 62.00 100 72.49 67.84 200 78.70 73.65 500 86.90 81.33
Cuadro 4.11.Precipitación máxima corregida sobre la sub cuenca O 1 Fuente: Elaboración propia.
T Precipitación Precipitación
(mm) corregida (mm)
2 34.67 31.25 5 44.79 40.372 10 51.50 46.42 25 59.97 54.055 50 66.25 59.715 100 72.49 65.34 200 78.70 70.937 500 86.90 78.328
Cuadro 4.12.Precipitación máxima corregida sobre la sub cuenca 02 Fuente: Elaboración propia.
49
100
Precipitación Precipitación T (mm) corregida (mm) 2 34.67 31.044 5 44.79 40.105 10 51.50 46.113 25 59.97 53.698 50 66.25 59.321 100 72.49 64.908 200 78.70 70.468 500 86.90 77.811
Cuadro 4.13.Precipitación máxima corregida sobre la sub cuenca 03 Fuente: elaboración propia
D. UMBRAL DE ESCORRENTÍA
Textura de la cuenca
Del estudio de mecánica de suelos se obtiene que
Arena= 39.83%
Arcilla= 26.96%
Limo= 33.22%
De la cual se obtiene que el suelo se clasifica como tipo B (SUELO
FRANCO)
9o ao 7o Bo so· 40 30 20 10
Figura 4.7 Diagrama triangular para la determinación el tipo de suelo.
50
Nú~ero de curva (CN)
Los valores de CN para varios tipos de uso de la tierra en estos
tipos de suelos se muestran en el anexo N° 03 Para una cuenca
hecha de varios tipos de suelos y con diferentes usos de la tierra, se
puede calcular un CN compuesto. (Ver cuadro 4.14)
Características CN
Tierra cultivada!: sin tratamientos de conservación 81
Pastizales: condiciones pobres 79
Promedio 80 Cuadro 4.14 Cálculo del números de curva en la sub cuenca O 1
Características Tierra cultivada1: Sin tratamientos de conservación Pastizales: Condiciones pobres Carreteras: Población
CN
81
79 82 75
Promedio 79.25 Cuadro 4.15 Cálculo de nútll~ro de curva en la sub cuenca 02
Características Tierra cultivada!: Sin tratamientos de conservación Pastizales: Condiciones pobres Carreteras: Población
CN
81
79 82 72
Promedio 78.5 Cuadro 4.16 Cálculo de Iiúm~to de curva en la sub cuenca 03
Cuenca
Sub cuenca O 1
Sub cuenca 02
Sub cuenca 03
Umbral de escorrentía (Po)
12.5
13.09
13.69
Cuadro 4.17. Umbral de escorrentía
Fuente Elaboración propia.
51
Coeficiente de escorrentía. (C)
T
2 5 10 25 50 100 200 500
Precipitación diaria(Pd)
32.45 41.92 48.2 56.12
62 67.84 73.65 81.32
Coeficiente de escorrentía.
0.22 0.3 0.35 0.4 0.43 0.47 0.5 0.53
Cuadro 4.18. Coeficiente de escorrentía (C) para la sub cuenca O 1
Fuente Elaboración propia.
T
2 5 10 25 50 100 200 500
Precipitación diaria(Pd)
31.25 40.37 46.42 54.05 59.72 65.34 70.94 78.33
Coeficiente de escorrentía.
0.2 0.27 0.32 0.37 0.41 0.44 0.47 0.5
Cuadro 4.19. Coeficiente de escorrentía (C) para la sub cuenca 02
Fuente Elaboración propia.
T Precipitación Coeficiente de diaria(Pd) escorrentía.
2 34.67 0.21 5 44.79 0.29 10 51.5 0.34 25 59.97 0.39 50 66.25 0.43 100 72.49 0.46 200 78.7 0.49 500 86.9 0.52
Cuadro 4.20. Coeficiente de escorrentía (C) para la sub cuenca 03
Fuente Elaboración propia
52
4.1.2. CÁLCULO DE LAS ÁREAS DE LA CUENCA
Sub cuenca 01
Sub cuenca 02
Sub cuenca 03
Área Longitud Cota Cota Pendiente
Desnivel (KM2) (KM) Mayor Menor
9.17 5.7 3988 3151 14.68%
30.17 8.12 4241 3215 11.19%
37.06 6.84 3632 3338 0.97%
Cuadro 4.21: Características de la cuenca hidrográfica
Fuente: Elaboración propia
(KM)
837
1.026
0.294
4.1.3. COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD
Cálculo del tiempo de concentración
Características de las sub cuencas
Longitud del cauce principal
Pendiente Diferencia de nivel
Kirpich
California culverts practice (1942)
US Corps of Engineers:
Sub cuenca 01
5.7
0.15
837
0.53
0.53
1.61
Sub cuenca 02
8.12
0.11
1026
0.78
0.74
2.24
Sub cuenca 03
6.84
0.29
294
0.47
0.98
1.63
TC promedio 0.53 0.76 0.72 Cuadro 4.22. Tiempo de concentración (h) por diferentes métodos.
Fuente: Elaboración propia
El tiempo de concentración se calculó por tres métodos: método de
Kirpich, California culverts practice (1942), US Corps of Engineers. El
cual se hizo un promedio de los resultados para cada una de las sub
cuencas. (Ver cuadro 4.22)
53
Sub cuenca O 1
K
1.03
Sub cuenca 02 1.05
Sub cuenca 03 1.05 Cuadro 4.23. Coeficiente de uniformidad (K)
Fuente: Elaboración propia
4.1.4. INTENSIDAD DE PRECIPITACIÓN ( I)
Intensidad de precipitación del sub cuenca 01
La zona de estudio corresponde a la zona: 5a 8 +5b9 por tanto se aplica la ecuación. Intensidades máximas.- Estación (mmlh)
Dato: Altitud
Eg = 9.4 + 0.0067 *Y
a = -2.6 + 0.0031 *Y
Fuente: RNC2006
K'g = 22.5 * Eg -o.as
3508 m.s.n.m
Eg
a
b
n
Kg
Duración (t) Período de Retorno (T) en años (minutos) 25 50 100 250
10 32.14 36.42 40.69 46.34
20 26.85 30.43 34 38.72
30 23.28 26.38 29.47 33.57
40 20.68 23.43 26.18 29.82
50 18.69 21.18 23.66 26.95
60 17.11 19.39 21.66 24.67
70 15.82 17.92 20.03 22.81
80 14.74 16.71 18.67 21.26
90 13.83 15.67 17.51 19.94
lOO 13.04 14.78 16.51 18.8 110 12.36 14 15.64 17.82
120 11.75 13.32 14.88 1.6.94
Cuadro 4.24. Intensidad de precipitación de la sub cuenca 01
32.9036
8.2748
0.4
0.303
1.155
54
50.00
45.00
40.00
-... .S::.
35.00 ....... E .§.
30.00 e GJ
"' ltl 25.00 "' ·¡:¡ e GJ 20.00 .... ..:
15.00
10.00
5.00
0.00 o 20 40
Figura 4.8. Curva IDF la sub cuenca 01 Fuente: Elaboración propia.
60 80
Duracion en minutos
Intensidad de precipitación del sub cuenca 02
100 120 140
La zona de estudio corresponde a la zona: 5a 8 +5b9 por tanto se aplica la ecuación:
Intensidades máximas.- Estación (mmlh)
Dato:
Altitud= 3526 m.s.n.m
eg = 9.4 + 0.0067 *Y Eg
a= -2.6 + 0.0031 *Y a
Fuente: RNC2006 b
n
K'9
= 22.5 * eg -o.ss Kg
33.0242
8.3306
0.4
0.303
1.151
55
Duración (t) Período de retorno (T) en años (minutos) 25 50 100 250
10 32.3 36.59 40.87 46.54 20 26.98 30.57 34.15 38.89 30 23.39 26.5 29.61 33.72 40 20.78 23.54 26.3 29.95 50 18.78 21.28 23.77 27.07 60 17.19 19.48 21.76 24.78 70 15.9 18.01 20.12 22.91 80 14.82 16.78 18.75 21.35 90 13.9 15.74 17.59 20.03 lOO 13.11 14.85 16.59 18.89 110 12.42 14.07 15.71 17.89 120 11.81 13.38 14.95 17.02
Cuadro 4.25. Intensidad de precipitación de la sub cuenca 02
Fuente Elaboración propia.
50· 00 f='1·X.I .... J._T--.-:-,CL.J.
1 -r-L'~·==o:::::.¡'····f-1_-::L.L C'H-'--l--L~+-J-1-I~_j._LJ ; ~~l i 1 r 1 r r ! : j l l i : . ¡ 1 ! l 1 1 ·;··-LT-1·--j--¡---¡·-+--rr+-- .. -¡-1-----··f--;rJ---r·-:--- --1-r-tj:=r..-t--1--·-Tp·-r
45·00 il~=Uffttl~Jf1áf%FftffHi~J:J
Et .. r---\--l--1-.. +· -t- -r--H--¡ .... L+-.. ( --:--+-L ,_fi-·--1-+ +~-++ ·H-L--L-t--+-_1 -: .. .....!.....Nl ..... rl·-·-l--+-->·-·L+~--L .. ¡ __ -·--¡·---!-~-Lw .. -l ..... ,_ .. t-.. :--+-'-~--¡--..,-I-~2-Si
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40·00 t-_c:I::=t-,~-1:=¡ii=fl~Ef+3=t±fi=~t~~-t~~-¡~¡::..}i=~f=~~¿~=ft=}..i --1-l+ r·fSf-+-L- ·j·T++-¡-IJ-r-f---r-r .. i-t-+-1-TT" r--¡-+ .. ,-J=~ .. r---L¡ J
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20. oo ::::r-~--L·-fl--r--t-i-.. ,--r· +-¡--, · -j--r· --~--+~- q---r-H-t:rrr-•---+---1 93 l ,--f--~--t .. ·r-l·~--¡--j--r·-!--1 ---.,.... , .---r--f-· -:--¡· ~d-¡---¡-~ ,---¡-;-- L-H .... -t-J_ .. ¡ __ ,_ __ , __ ,.........,.._.. _____ H-~·-r L ... .,._,_., ,_ -r-- ._ -•-+--·~.:r~-::-+-+-·--'-1--+-¡
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. , ~ L,.,, J 1 1' +, 11,1, · 1 1 ±1 11 • · i 5 oo 1-...,--t--L -l'--"-;---l--1---¡-;--r----•-'r=¡.:-----1--r--"'·-+---r-+--r- --!-+-,.--J-1j._L_.r·......;-.;--- _¡... • ·--+--- --¡' ·---r-. _,_ ____ _,_ .• _ .... -¡-¡-- .. .L .. ., ·--+--;---T·-·¡-·~~---,--r- ·- -,......-·-!-¡' -t--;_--+-;__LJ___;r_¡_¡___( -~- -r-t:tL+-r- 1 _ _¡__j_-.---+--_¡__l.¡J--l. _ _L_f-L-~~-
1:::Tt=J=J==t=--~~~=t±t:=f=:=J=t~~J±-~=T=ftj::±-=f:~~=1=!=t~=f=:±it--L-·J 0.00 ' 1 ' 1 1 , • j ' ! . i L 1 • 1 1 1 1 ' 1 , ' 1 1 ' 1
o 20 40 60 80
Duracion en minutos
Figura 4.9. Curva IDF la sub cuenca 02 Fuente: Elaboración propia.
100 120 140
56
Intensidad de precipitación del sub cuenca 03
La zona de estudio corresponde a la zona: 5a 8 +5b9 por tanto se aplica la ecuación:
Intensidades máximas.- Estación (mm/h)
Dato:
Altitud= 3526 m.s.n.m
cg = 9.4 + 0.0067 *Y Eg
a= -2.6 + 0.0031 *Y a
Fuente: RNC2006 b
n
K'9
= 22.5 * c9
-o.as Kg
32.381
= 8.033
0.4
= 0.303
1.171
Duración (t) Período de Retorno (T) en años
(minutos) 25 50 100 250
10 31.47 35.67 39.88 45.44
20 26.29 29.8 33.32 37.96
30 22.79 25.84 28.89 32.91
40 20.25 22.95 25.66 29.24
50 18.3 20.74 23.19 26.42·
60 16.75 18.99 21.23 24.19
70 15.49 17.56 19.63 22.37
80 14.43 16.36 18.29 20.84
90 13.54 15.35 17.16 19.55
100 12.77 14.48 16.18 18.44
110 12.1 13.71 15.33 17.47
120 11.51 13.04 14.58 16.61
Cuadro 4.26. Intensidad de precipitación de la sub cuenca 03
Fuente: Elaboración propia.
57
o 20 40 60 80
Duracion en minutos
Figura 4.10. Curva IDF la sub cuenca 03 Fuente: Elaboración propia.
Caudal de diseño para un suelo intermedio
T 2 5 10 25 50 100 200 500
Area (km2) 9.17 9.17 9.17 9.17 9.17 9.17 9.17 9.17
I(mm/hr) 36.42 36.42 36.42 36.42 36.42 36.42 36.42 36.42
k 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03 1.03
Cuadro 4.27: Caudales de diseño para la sub cuenca 01
Fuente: Elaboración propia.
T Area(km2} I{mm/hr} k 2 30.17 36.59 1.05 5 30.17 36.59 1.05 10 30.17 36.59 1.05 25 30.17 36.59 1.05 50 30.17 36.59 1.05 lOO 30.17 36.59 ·1.05 200 30.17 36.59 1.05 500 30.17 36.59 1.05
Cuadro 4.28: Caudales de diseño para la sub cuenca 02
Fuente: Elaboración propia.
100
e 0.22 0.3
0.35 0.4
0.43 0.47 0.5
0.53
e 0.2
0.27 0.32 0.37 0.41 0.44 0.47 0.5
120 140
Q(m2/s) 21.153 28.819 33.269 38.279
[J.f6f'f.~=J 44.649 47.422 50.751
Q{m2/s) 63.197 88.136 102.732 119.283
í !.?.93;zt] 140.51
149.821 161.054
58
T Área(km2) I(mm/hr) k e Q(m2/s)
2 45 35.67 1.05 0.21 99.639
5 45 35.67 1.05 0.29 136.654 10 45 35.67 1.05 0.34 158.191 25 45 35.67 1.05 0.39 182.493 50 45 35.67 1.05 0.43
r-:-:-,......·--¡ L 198.703 J
lOO 45 35.67 1.05 0.46 213.474 200 45 35.67 1.05 0.49 226.993 500 45 35.67 1.05 0.52 243.246
Cuadro 4.29: Caudales de diseño para la sub cuenca 03
Fuente: Elaboración propia.
Q1 Q2 Q3 Qdiseño
41.614 130.371 198.703 (m3/s)
Alternativa 01 Ql Q2 171.985
Alternativa 02 Q1 Q3 240.317
Alternativa 03 Q2 Q3 329.075
Alternativa 04 Ql Q2 Q3 370.689
Cuadro 4.30 Alternativas de caudal de diseño.
Fuente: Elaboración propia.
Viendo los supuestos casos de intensidad en los sub cuencas, se toma el
caudal de diseño 370.689 m3/s con el supuesto caso que ocurra intensidad
de precipitación en los tres sub cuencas
59
4.2. DETERMINACIÓN DE LA SOCA V ACIÓN
Abertura %retenido Producto Producto Producto Producto
Di( mm) Pi Di*Pi Pi*(Di-Dm)A2 Pi*(Di- Pi*(Di-Dm)A3 DmY4
76.2 o o o o o 63.4 o o o o o 50.8 o o o o o 38.1 17.82 678.94 14096.167 985558.99 11150500.9
25.4 2.85 72.39 678.126 46703.13 161352.51
19.1 3.25 62.08 270.629 22645.58 22535.43
12.7 6.2 78.74 46.048 12699.97 342
9.5 2.12 20.14 0.478 1817.63 0.11
6.4 5.11 32.7 65.299 1339.55 834.44
4.8 2.48 11.9 66.409 274.26 1778.29
2 12.66 25.32 805.13 101.28 51203.32
1.19 9.95 11.84 767.857 16.767 59256.66
0.42 5.37 2.26 490.243 0.398 44755.7
0.29 2.75 0.8 257.934 0.067 24192.63
0.15 2.39 0.36 230.696 0.008 22267.98
0.07 0.09 0.01 8.829 o 866.19
o 26.96 o 2682.393 o 266885.41
Total 100 997.47 17783.84 1071157.66 11539886.2
Cuadro 4.31 Análisis para el cálculo de diámetro medio y diámetro estandarizado.
Fuente: Elaboración propia
~~:~~ 1 1 i ¡ : 1 i : 1! i 1 1 l : : i : ! 1 1 1 ! l' ! 1 L1 1 ¡1 ! i 1 l. 1 1
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1, ! l 'i t-H,' ~ 30.00 ' . i i l 1 ! ~ i 1 • .J.,.!..!+-; ry 1 . • , 1 1 1 1 1 l 1 ¡ ¡ 111
20.00 L_i ¡ ! ¡ 1 i;; ! 1 i i i : ! ! 1 ! 1 ¡ l 111 ¡ ! 1 1 1 1 1 ! il ' ' i i j · '1 ·' ' 1 1 ". 1 1 • -¡ '1· 1 l ¡ 1 ' 1 JI' 1
10.00 i 1 1 1 . 1 ¡ 1 !: 1 1 ! 1 i 1! i 1 1! l '!i ¡ ' ¡,¡¡¡ r t ¡ l 1 l I 1. !. 1 i i l. 1 ! ! ¡l ! ! ¡ t i ¡ t! l 1 1 ¡ 1 \ ! l ! 0.00 ¡-¡ _l__j_..L...!._U_-'-'-+-, _ _J__~.J-'-..l...l-4--_j__..!__!__L.!.._l_!__'-f.-_..L___L_!_l_L~
0.010 0.100 1.000
Diametro Di
10.000
Figura 4.11. Curva granulométrica a escala semi - Logarítmica
Fuente: Elaboración propia
100.000
60
la
Dónde:
Diámetro medio (Dm) = 9.97
Diámetro estándar (Ds) = 13.34
Analizando el porcentaje que pasa por la malla D50 se obtuvo el valor de D84
D84 = 38.87
Según la fónnula.
Di= D50 * azi.
Cálculo de profundidad de erosión
Se calculó el coeficiente (P) que está en función del periodo de retomo aplicando
siguiente fórmula.
p = 0.8416 + 0.03342ln T
Donde remplazando lo valores se obtuvo.
p = 0.97
El coeficiente (u) se calculó aplicando la fórmula:
Qd a=
fld;/,_3 Ba
Be( m) A dm(m) (a) 0-20 15 22 1.000 1.467
20+40 15 18 1.200 0.886 40+80 14 12 0.857 1.108 80+120 15 12 0.800 1.160 120+160 15 20 1.333 0.825 160+200 15 18 1.200 0.886 200-220 15 12 0.800 1.160 220+240 15 18 1.200 0.886 240+280 15 12 0.800 1.160 280-320 15 12 0.800 1.160 320-350 15 20 1.333 0.825
Cuadro 4.32 Coeficiente (u) para diferentes tramos
Fuente: Elaboración propia
Para suelos homogéneos no cohesivos
Como 2.8 mm<= D84 <= 182 mm._Aplicando la siguiente fórmula se obtuvo la
profundidad de erosión.
Do.092 84
61
Dónde:
DO: Profundidad del tirantes antes de la socavación.
Kl\1: Dm(M) jl (a) ds(m) ds al Socavación 10~ total.{ m}
0+20 1.20 0.97 1.47 0.85 0.94 1.80 20+40 1.20 0.97 0.89 0.58 0.638 1.20 40+80 0.86 0.97 1.11 0.67 0.733 1.40 80+120 0.80 0.97 1.16 0.69 0.755 1.40 120+160 1.33 0.97 0.83 0.56 0.611 1.20 160+200 1.20 0.97 0.89 0.58 0.638 1.20 200-220 0.80 0.97 1.16 0.69 0.755 1.40 220+240 1.20 0.97 0.89 0.58 0.638 1.20 240+280 0.80 0.97 1.16 0.69 0.755 1.40 280-320 0.80 0.97 1.16 0.69 0.755 1.40 320-350 1.33 0.97 0.83 0.56 0.61 1.20
Cuadro 4.33 Profundidad de socavación en los diferentes tramos
Fuente: Elaboración propia
La profundidad de excavación se considera para la socavación de 1.5.00m
K1
K2
K3
a: (Ángulo entre el espigón y la orilla (en
grados)
Pendiente de la pared en diques
vertical
Canal recto Posición del espigón
(Ambas respecto al canal
orillas)
1
1
1
Cuadro 4.34 Coeficientes de factores de corrección de socavación
Fuente: Breusers y Raudkivi
Los coeficientes de corrección de los factores de seguridad de obtuvo de los
cuadros 2.3, 2.4 y cuadro 2.5. Indicada en el marco teórico propuesto por Breusers
y Raudkivi. Y las tres características que presenta nuestro diseño de muro de
gavión para su factor de seguridad, ver cuadro 4.31
Aplicando la siguiente fónnula:
ds:corregido = Kl * K2 * K3 * d 5
62
En nuestros coso no varía la socavación debido a que los valores de todo los
factores de corrección son l. 00 quizás por esta razón la mayoría de métodos de
análisis no tienen en cuenta estos factores.
4.3. MODELAMIENTO EN HEC -RAS
Peso Contenido
de Calicata Profundidad volumétrico
humedad De..~cripción
Cl
C2
(%) (glcm3)
0.4 6.15
1.5 9.25
0.4 4.86
1.5 3.85
Material de cultivo, limoso arenosos de plasticidad media en
1.345 estado húmedo de color marrón oscuro a negro con presencia de raíces de consistencia media.
2.034
Arena limosa de plasticidad media en estado húmedo· de color marrón claro a amarillo de consistencia media con presencia de raíces.
Material de cultivo, limoso arenoso, de plasticidad media en
1.342 estado seco de color plomo a marrón oscuro con presencia de raíces de consistencia media
2.097
Grava pobremente graduada con limo de plasticidad media en estado seco de color amarillo a anaranjado oxido de consistencia media con presencia de roca fracturada y boloneria de 6" a 10" en un 45% a 60% con canto anguloso
Cuadro 4.35 Características fisicas del suelo, de río Mosna.
Fuente: Elaboración propia
63
Condiciones del lugar de estudio
Material involucrado
Tierra Corte en roca Grava fina Grava gruesa
Grado de irregularidad Menor Variaciones de la sección Ocasionalmente transversal alternante
Efecto relativo de las obstrucciones Menor
Vegetación Baja
Grado de los efectos por meandros Menor
Cuadro 4.36. Rugosidad en el cauce principal
Fuente: Elaboración propia
Valores de Manning
0.02
nO 0.025 0.024 0.028 0.024
nl 0.005
n2 0.05
n3 0.01
n4 0.005
m5 1.00
Aplicando el método propuesto según Cowan, mediante la siguiente relación:
n = m5 (nO + nl + n2 + n3 + n4)
n = 0.03475
4.3.1. RUGOSiDAD EN LAS LLANURAS DE INUNDACIÓN
Tipo y descripción del canal Mínimo Normal Máximo
Pastura sin arboles
Pasto bajo 0.025 0.030 0.035
Pasto alto 0.030 0.035 0.050
Áreas de cultivo
Sin cultivo 0.020 0.030 0.040
Cultivo maduro en surcos 0.025 0.035 0.045
Cultivo maduro en campo 0.030 0.040 0.050
Cuadro 4.37 Valores del coeficiente "n" en la ecuación de Manning
Fuente: Ven Te Chow, (1994)
Para nuestro caso se utilizara Áreas de cultivo sin cultivo en condiciones nonnales
0.03
64
Q Total Altura de
Área Sección pantalla Pendiente Velocidad Número
(m3/s) (m) (m/m) (m/s) (m2) Fronde
17340 240.32 3.11 0.000183 1.2 78.18 0.24 17340 329.07 3.65 0.000186 1.36 78.18 0.25 17340 370.69 3.88 0.000187 1.43 78.18 0.25
17320 240.32 3.06 0.000221 1.79 79.12 0.29 17320 329.07 3.58 0.000239 2.03 79.12 0.31 17320 370.69 3.81 0.000245 2.12 79.12 0.31
17300 240.32 3.08 0.000132 1.39 71.17 0.22 17300 329.07 3.6 0.000155 1.64 71.17 0.25 17300 370.69 3.83 0.000163 1.74 71.17 0.26
17280 240.32 3.08 0.00013 1.4 84.98 0.22 17280 329.07 3.61 0.000148 1.61 84.98 0.24 17280 370.69 3.84 0.000153 1.7 84.98 0.25
17260 240.32 3.02 0.00027 1.97 87.37 0.32 17260 329.07 3.55 0.000278 2.17 87.37 0.33 17260 370.69 3.78 0.000279 2.25 87.37 0.33
17240 240.32 ") 07 ""-'· ./ 1 0.000385 2.32 82.03 0.38
17240 329.07 3.5 0.000382 2.51 82.03 0.38 17240 370.69 3.73 0.000379 2.59 82.03 0.39
17220 240.32 2.95 0.000438 2.45 81.48 0.4 17220 329.07 3.49 0.000424 2.63 81.48 0.4 17220 370.69 3.72 0.000417 2.7 81.48 0.4
17200 240.32 2.98 0.000293 2.04 81.34 0.33 17200 329.07 3.51 0.000303 2.26 81.34 0.34 17200 370.69 3.74 0.000306 2.35 81.34 0.35
17180 240.32 2.94 0.00035 2.21 84.37 0.36 17180 329.07 3.48 0.000348 2.4 84.37 0.36 17180 370.69 3.71 0.000345 2.47 84.37 0.37
17160 240.32 2.95 0.000262 1.95 78.82 0.31 17160 329.07 3.48 0.000277 2.18 78.82 0.33 17160 370.69 3.71 0.000282 2.28 78.82 0.33
17140 240.32 2.91 0.000318 2.16 71.31 0.35 17140 329.07 3.43 0.000341 2.42 71.31 0.37 17140 370.69 3.66 0.000347 2.53 71.31 0.37
65
17120 240.32 2.72 0.000616 2.92 45.29 0.48 17120 329.07 3.15 0.000744 3.44 45.29 0.53 17120 370.69 3.33 0.000794 3.66 45.29 0.55
17100 240.32 2.83 0.000339 2.18 90.63 0.35 17100 329.07 3.33 0.000346 2.39 90.63 0.37 17100 370.69 3.54 0.000346 2.47 90.63 0.37
17080 240.32 2.81 0.000377 2.26 86.1 0.37 17080 329.07 3.3 0.000384 2.47 86.1 0.38 17080 370.69 3.52 0.000385 2.56 86.1 0.39
17060 240.32 2.77 0.000397 2.38 72.06 0.38 17060 329.07 3.24 0.000436 2.69 72.06 0.41 17060 370.69 3.44 0.000448 2.81 72.06 0.42
17040 240.32 2.62 0.000689 3 63.6 0.5 17040 329.07 3.07 0.000742 3.36 63.6 0.53 17040 370.69 3.26 0.000756 3.5 63.6 0.54
17020 240.32 2.65 0.00059 2.77 75.58 0.46 17020 329.07 3.11 0.000606 3.04 75.58 0.48 17020 370.69 3.32 0.000607 3.14 75.58 0.48
17000 240.32 2.57 0.000671 2.92 66.4 0.49 17000 329.07 3 0.000728 3.28 66.4 0.52 17000 370.69 3.2 0.000742 3.42 66.4 0.53
Cuadro 4.38 Datos extraídos del Hec-ras.
Fuente: Programa Hec - ras
La altura de pantalla para el diseño del muro de gavión es de 3. 60m
66
4.4 DISEÑO DE MURO DE CONTENCIÓN CONGA VTONES
4.4.1. Diseño de muro de contención con gaviones tramo 17+00 al km: 17+040
DIMENSIONAM~ENTO L
.·.·.· .. ·.·.·.·,·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.
SUELO: Cps= 1.20 kg/cm2
0s = 35.00° (:}:;::::::::::::::::::::;::::::: C= 0.40 Tn/m2
ESTABILIDAD 3,50
Volteo: Deslizamiento :
2.50 Soporte del suelo :
ABREVIATURAS UTILIZADAS: Cps= Capacidad portante del suelo de cimentación 0s = Angula de fricción interna del suelo de cimentación
RELLENO: b= 0°
0r= 35.50° gr = 1.80 Tn/m3 h'= 1.50 m
ESTATICO
OK OK OK
m = Coeficiente de fricción en la interfase base de muro y suelo b = Angula de inclinación del relleno
0r = Angula de fricción interna del suelo de relleno gr = Peso específico del suelo de relleno
gm = Peso específico del material del muro h'= Altura de cimentacion
ANÁLISIS CONSIDERANDO EMPUJE DE TERRENO
Segím RNE, norma CE.020, se tienen los siguientes factores de seguridad FSv= 2.00 FSD= 1.50
1.- Cálculo de los coeficientes de presión activa y pasiva (Ka y Kp ):
Según RANKINE, los coeficientes de presion activa y pasiva del suelo son:
b= 0.00 rad 0r = 0.620 rad
cosp- jcosP2 - cosf/Jr 2
Ka = cosp * ----=;:====== cos{J + jcosfF- cos0r 2
Ka= 0.265
§7
cosp + ~cosf32 - cos0/ Kp = cosp * -------'~=====
cosf3- ~cos/32 - cos0/
Kp = 3.770
2.- Empuje del suelo (e):
Empuje activo en terreno:
Ea= O.S*Ka*Yr*H2
Ea= 3.82 Tn
Aplicado a lma distancia de H/3 de la base del muro
Xa= 1.33 m
Momento de volteo que produce el suelo es:
Mv =Ea *X a* cosp
Mv= 5.09 Tn-m
Momento resistente que produce el suelo es:
Mrl = Ea* B * senp
Mrl = 0.00 Tn-m
Empuje pasivo en terreno:
Ep = 0.5 * Kp * Yr * h'2 + 2 * C * jKP * h'
Ep= 9.96 Tn
Aplicada a una distancia de h'/3 de la base del muro
Xp= 0.50m
Momento resistente que produce el suelo es:
Mr2 = Ep *Xp
Mr2 = 5.0 Tn-m
3.- Fuerzas estabilizantes (Fe): El peso del muro:
Fe= LAi*Ym
No Ai Ai"ym (Tn}
1 4.00 6.80
2 0.50 0.85
3 2.00 3.40
4 0.50 2.25 TOTAL 13.30
Cuadro 4.39 Cálculo de momentos.
4.- Factor de volteo (FSv):
L,Mr FSv=-
Mv
FSv = 3.85 >
5.- Factor de deslizamiento (fsd):
Xi (m) Me (Tn=m}
0.50 3.40
1.25 1.06
1.50 5.10
2.25 5.06 14.63
2.00 OK
(L. Fe +Ea * senp) * 11 + 2/3 * B * C + Ep FS =~--------~~~--~------~
D Ea* cosp
Donde: J.l = 0.90 * tan(0)
m= 0.64
FSD = 5.02 >
6.- Reacción del suelo ( q):
Punto de aplicación de la resultante
L,Mr-Mv X=----
Fe
X= 1.09 m
1.50
Excentricidad del punto de aplicación ( e )
B e=--X
2
e= 0.16m
B Fe e - --.......-,:----max - 3 7.5 * Cps
OK
emax= 0.69m
Se puede presentar dos casos:
a) .- si e = < B/6
Fe 6e qmax = -¡¡(1 +-¡¡)
C!max = 0.73 kg/cm2
b) .- si B/6 < e < ema"
<lmax = 4Fe/(3L-6e)
4 *Fe qmax = 3 * B - 6 * e
<lmax = 0.81 kg/cm2
Hallando B/6 se tiene:
B/6= 0.42m
Como e< B/6, se tiene el caso (a), luego: Cimax = O. 73 kg/cm2 < 1.20 kg/cm2 OK
70
4.4.2.Diseño de muro de contención con gaviones tramo 17+040 al km: 17+330
SUELO: RELLENO:
ID>llMJENSTIONAMTIEN1I'O Cps= 1.00 kg/cm2 0s = 30.00°
b= 0°
0r= 30.00°
/(:j:))///(/ C= O .40 Tn/m2 .·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·.·. :J.W,:i;L.'E~Q.:::::::::::::
·.·:::: :-:-:-:-;.:.:-:::::.
··················· :-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-;.:-:-:-:
gr = 1.80 Tn/m3 h'= 1.00 m
"::::::::::::::::::::::::::::::::·:·:~----------·>::: :-:: :-:-:-:-:.:-:-:-:-:-:.: ··················· .-:-:-:-.-:.;-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:··· :::::::::::::::::;:;:::::::::::::::::: ESTABILIDAD ESTÁTICO .:::::::::::::::::::::::::::::::::::::...: ---""'""':~~--~~--
Volteo: OK Deslizamiento : OK
3.50 Soporte del suelo: OK
ABREVIATURAS UTILIZADAS:
Cps= Capacidad portante del suelo de cimentación 0s = Angulo de fricción interna del suelo de cimentación m = Coeficiente de fii.cción en la interfase base de muro y suelo b = Angulo de inclinación del relleno
0r = Angulo de fricción interna del suelo de relleno gr = Peso específico del suelo de relleno
gm = Peso específico del material del muro h'= Altura de cimentacion
ANÁLISIS CONSIDERANDO EMPUJE DE TERRENO Según RNE, norma CE.020, se tienen los siguientes factores de seguridad
FSv= 2.00 FSD = 1.50
1.- Cálculo de los coeficientes de presión activa y pasiva (Ka y Kp): Según RANKINE, los coeficientes de presion activa y pasiva del suelo son:
b= 0.00 rad 0r = 0.524 rad
Ka= cos{J
Ka= 0.333
cos{J - j cosf32 - cosf/Jr 2
*------~========== cos{J + j cosf3 2 - cosf/Jr
2
cos{J + j cosf3 2 - cosf/Jr 2
Kp = cos{J * -----=;::::========== cos{J - j cosf32 - cosf/Jr 2
Kp= 3.000
2.- Empuje del suelo (e): Empuje activo en terreno:
Ea= 0.5 *Ka* Yr * H2
Ea= 6.08 Tn Aplicado a una distancia de H/3 de la base del muro
Xa= 1.50m Momento de volteo que produce el suelo es:
Mv = Ea *X a* cosfl
Mv = 9.11 Tn-m
Momento resistente que produce el suelo es:
Mrl = Ea*B *Sen{J
Mrl = 0.00 Tn-m
Empuje pasivo en terreno:
Ep = 0.5 * Kp * Yr * h'2 + 2 * C * JKP * h1
Ep= 4.09 Tn
Aplicada a una distancia de h'/3 de la base del muro Xp=0.33m
~.1omento resistente que produce el suelo es:
Mr2 = Ep *Xp
Mr2 = 1.4 Tn-m
3.- Fuerzas estabilizantes (Fe): El peso del muro:
Fe= LAi *Ym
No Ai Ai*gm (Tn)
1 4.50 7.65 2 0.50 0.85
3 2.50 4.25 4 1.50 2.55
TOTAL 15.30
Cuadro 4.40 Cálculo de momentos. 4.- Factor de volteo (FSv):
í:Mr FSv=~-
Mv
FSv = 2.02 > 2.00
Xi(m) 0.50 1.25 1.50 2.25
OJK
]',.fe (Tn-m)
3.83 1.06 6.38 5.74 17.00
7?
5.- Factor de deslizamiento (fsd):
(L Fe+ Ea* senp) * J1. + 2/3 * B * C + Ep FS =~----------------~~~~----------------~
D Ea* cosp
Donde: J1. = 0.90 * tan(0)
m= 0.52
FSD = 2.13 >
6.- Reacción del suelo (q): Punto de aplicación de la resultante
LMr-Mv X=---
Fe
X= 0.60m
1.50
Excentricidad del punto de aplicación ( e )
B e=--X
2
e= 1.15m
B Fe e ---------max - 3 7.5 * Cps
emax= 0.96m
Se puede presentar dos casos:
a) si e = < B/6
Fe 6e q =-(1+-) max B B
Clmax = 1.30 kglcm2
b) si B/6 < e < emax
Clmax = 4Fe/(3L-6e).
qmax = 3 * B - 6 * e
Cima-:= 1.69 kg/cm2
Hallando B/6 se tiene: B/6 = 0.58 m
e>emax Qmax = 1.30 kg/cm2 >
OK
1.00 kg/cm2 OK
7~
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES
1) Se determinó el caudal máximo para un tipo de suelo intermedio teniendo en
consideración que las condiciones pluviométricas en la parte oriental de los
andes no tiene el mismo comportamiento que el flanco occidental, Bajo esta
premisa se analizaron los datos de precipitación en tres sub cuencas en la parte
más baja cercana al proyecto obteniéndose un caudal de diseño de 370.689
m3/s
2) La altura de muro se obtuvo mediante dos cálculos primero por la altura de
pantalla de agua que es de 3.60m, segundo por la socavación local que genera
de 1.5 m considerándose para el diseñó un muro de gavión de 4.00 m de
altura que cumple con todas las condiciones de estabilidad (deslizamiento,
volteo y reacción al suelo), se usaron gaviones de tipo A y de tipo B de
l.Oxl.Om con recubrimientos de zinc y el costo de ejecución de obra
1 ,220, 178.76 nuevo soles
3) Según los ensayos de laboratorio de mecánica de suelos el tramo del estudio es
de clasificación de tipo B, Suelos homogéneos no cohesivos, capacidad
portante del suelo (l.Okg/cm"), ángulo de fricción interna de 35°, peso
específico del material del muro 1.70 tnlm2, peso específico 1.80 tn1 m3
74
CAPÍTULO VI
RECOMENDACIONES
1) El análisis de la amenaza por inundación debería realizarse para el
desarrollo de nuevas ciudades (planificación) así como también en lugares
habitados por el hombre (reubicación o establecimiento de medidas
estructurales). En tal sentido, el estudio completo de dicha amenaza a lo
largo del río se hace necesario y se recomienda continuar desarrollando
esta evaluación y generar no solo tm mapa de amenaza municipal sino
también de todo el tramo donde la población convive con el cauce del río
Mosna
2) Es recomendable impartir charlas de concientización y enseñanza a los
habitantes de las comunidades sobre el beneficio y el adecuado
mantenimiento de los diques de gaviones para la sistematización del
control de cauces y poder disminuir sus consecuencias de erosión.
3) Se propone la aplicación de gerencia para la construcción de defensas
ribereñas, por c:uento permite llevar de una fonna fácil y ordenada la
secuencia de operaciones según su ordenamiento cronológico constructivo,
así como también estimar el tiempo de inicio y culminación de las
actividades y la distribución de recursos, equipos y materiales.
75
CAPÍTULO VII
BIBLIOGRAFÍA
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UNASAM, Huaraz- Perú
79
CAPÍTULO VIII
APÉNDICES (ANEXOS)
01. DIAGRAMA TRIANGULAR PARA LA DETERMINACIÓN EL TIPO DE SUELO
S ~
·.~ o\":" 50.
100 90 80 id 60 50 40 30 20 10
%.ARENA
80
02. VALORES PARA EL CALCULO DE ALFA Y BETA
n Jly O" y n Jly O' y n Jly O' y
10 0.4967 0.9573 30 0.5362 1.1124 50 0.5485 1.1607 11 0.4996 0.9676 31 0.5371 1.1159 51 0.5489 1.1623 12 0.5039 0.9833 32 0.538 1.1193 52 0.5493 1.1638 13 0.507 0.9971 33 0.5388 1.1226 53 0.5497 1.1658 14 0.51 1.0095 34 0.5396 1.1255 54 0.5501 1.1667 15 0.5128 1.0206 35 0.5403 1.1285 55 0.5504 1.1681 16 0.5154 1.0306 36 0.541 1.1313 56 0.5508 0.1696 17 0.5176 1.0396 37 0.5418 1.1339 57 0.5511 1.1708 18 0.5198 0.1048 38 0.5424 1.1363 58 0.5515 1.1721 19 0.5202 1.0544 39 0.543 1.1388 59 0.5518 1.1734 20 0.5236 1.0628 40 0.5436 1.1413 60 0.5521 1.1747 21 0.5252 1.0696 41 0.5442 1.1436 65 0.5535 1.1803 22 0.5268 1.0754 42 0.5448 1.1458 70 0.5548 1.1854 23 0.5283 1.0811 43 0.5453 1.1480 75 0.5559 1.1898 24 0.5296 1.0864 44 0.5458 1.1499 80 0.5569 1.1938 25 0.5309 1.0915 45 0.5463 1.1519 85 0.5578 1.1973 26 0.532 1.0961 46 0.5468 1.1538 . 90 0.5586 1.2007 27 0.5332 1.1004 47 0.5473 1.1557 95 0.5593 1.2038 28 0.5343 1.1047 48 0.5477 1.1574 100 0.56 1.2065 29 0.5353 1.1086 49 0.5481 0.1159
81
03. TABLA DE CN PARA DIFERENTE USO DE LA TIERRA Y
COBERTURA
03.01. Coeficientes de escorrentía método racional
PENDIENTE DEL TERRENO
Cobertura Pronunci
Alta Media Suave Despreciable a da
vegetal >
>50% 20%
>5% >1% <1%
Sin Impermeable 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60
vegetación Semipermeable 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 Permeable 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 Impermeable 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50
Cultivos Semi permeable 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 Permeable 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20
Pastos, Impermeable 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 vegetación Semipenneable 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 ligera Permeable 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15
Hierba, Impermeable 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 Semipenneable 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30
grama Permeable 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10
Bosques, Impenneable 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 densa Semipermeable 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 vegetación Permeable "0.25 0.20 0.15 0.10 0.05
Fuente: "Manual de hidrología, hidráulica y drenaje del Ministerio de Trasportes del Perú, P42
82
03.02. Números de curva de escorrentía para usos seleCtos de tierra
agrícola, sub urbana y urbana (condiciones antecedentes de
humedadll)
DESCRIPCIÓN DEL USO DE LA TIERRA
Tierra cultivada!: sin tratamientos de conservación con tratamiento de conservación Pastizales: condiciones pobres
condiciones óptimas
Vegas de ríos: condiciones óptimas
Bosques: troncos delgados, cubierta pobre, sin hierbas, cubierta buena2
Área abiertas, césped, parques, campos de golf, cementerios, etc. óptimas condiciones: cubierta de
pasto en el 75% o más condiciones aceptables cubierta de pasto en el 50 al 75%
Áreas comerciales de negocios (85% impermeables) Distritos Industriales /72% impermeables)
Residencial3: Porcentaje promedio
Tamaño promedio del lote impermeable
1/8 acre o menos 65 1/4 acre 38 1/3 acre 30 1/2 acre 25 1 acre 20 Parqueadores pavimentados, techos, accesos, etc.5 Calles y carreteras Pavimentados con cunetas y alcantarillados5 Grava Tierra
GRUPO HIDROLÓGICO DEL
SUELO A 72 62 68
39 30 45 35
39
49
89
81
77 61 57 54 51 98
98 76 72
B e 81 88 71 78 79 86
61 74
58 71 66 77 55 70
61 74
69 79
92 94
888 91
85 90 75 83 72 81 70 80 68 79 98 98
98 98 85 89 82 87
D 91 81 89 80 78 83 77
80
84
95
93
92 87 86 85 84 98
98 91 89
Fuente: "Manual de hidrología, hidráulica y drenaje del Ministerio de trasportes del Perú.
83
04. ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS
04.01. MUESTRANUMERO No 01.
04.01.01. 04.01.02. 04.01.03. 04.01.04.
Clasificación de los suelos. Ana lisis granulométrico por tamizado ASTM 0422. Curva granulamétrica. Estudia de capacidad portante de suelo.
04.02. MUESTRA NUMERO No 02
04.02.01. 04.02.01. 04.02.01. 04.02.01.
Clasificación de Jos suelas. Análisis granulométrica por tamizada ASTM 0422. Curva granulamétrica. Estudio de capacidad portante de suelo.
84
TESISTA:
PROYECTO:
UBICACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO"
LABORA TORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERLt\LES
CLASIFICACION DE LOS SUELOS
-LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERiALES REGISTRO DE EXCAVACION '
COCHACHIN VILLANUEVA, Roger EXCAVACION e- 01 Km:17 +010
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA NIVEL FREATICO se encontro
PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RÍO .. MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
METODO DE EXCAV. MANUAL
E CLASIFICACION o DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL: COLOR, Cí UJ u <( o~ o::~ HUMEDAD NATURAL, PLASTICIDAD, ESTADO NATURAL DE o o~ 01-m o ' Vl Vl o o VJ w E COMPACIDAD, FORMA DE LAS PARTÍCULAS, TAMA~O 9 o -<( UJ :a: u z u zo 0..:::;,~ MÁXIMO DE PIEDRAS, PRESENCIA DE MATERIAL ORGÁNICA, :::;, o Ww LL. 0::0 u: !2:a: _,-o :a: <( o ETC. 0::. 0::. 0::::1 > a.. Vi !!) u:r:
E Material de cultivo, limoso a-renosos de plasticidad media
0.4 RE
..
6.15 1.345 en estado húmedo de color marrón oscuro a negro con
- . presencia de raíces de consistencia media.
11.mMl ~~~ · ~UY· • 1
.. Arena limosa de plasticidad media en estado húmedo de
1.5 SM 9.25 2.034 color marrón claro a amarillo de consistencia media con
presencia de raíces.
IDENTIFICACION DE MUESTRAS.
Re: Material de relleno e- 01 Km:17 +010 BORDE DEL RIO MOSNA
S/ M: Sin muestra Ubicasion: CHAVIN DE HUANTAR M-01: Muestra alternativa N" 01
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO"
LABORA TORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE l\'IATERIALES
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAl\UZADO ASTM D422
TESISTA: COCHACHIN VILLANUEVA. Roger PROYECTO:
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN METODO DE EXCAV.
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI-ANCASH
MANUAL
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ASTM 0422
CALICATA N"01
MUESTRA M - 01 Km:17 +010
PROFUNDIDAD( m) 1.5
TAMIZ %QUE PASA 3" 100
21/2" 100 %GRAVA
2" 100
11/2" 100 %ARENA
1" 100
3/4" 100
1/2" 99.2 %FINOS
3/8" 98.82
1/4" 96.64
W4 95.58 D10 (mm)
N"10 72.47 D30 (mm)
N"20 47.83 D60 (mm)
N"40 33.95 Cu
N"60 28.22 Ce
N"140 21.72
N"200 19.56
LIMITES DE CONSISTENCIA ASTM 04318
%LIMITE LIQUIDO 18.5
% LIMITE PLASTICO N.P % INDICE PLASTICO N.P
CLASIFICACION DE SUELOS
AASHTO A-1-b(6)
sucs SM NOMBRE DE GRUPO ARENA LIMOSA
OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
4.42 Gruesa
Fina Gruesa
76.02 Media
Fina
19.56 Fina
El PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEL LABORATORIO, SALVO QUE LA REPRODUCCIÓN SEA E {GUÍA PERUANA INDECOPI: GP:004: 1993)
o 4.42
23.11
38.52
14.39
19.56
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO''
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
TESISTA:
PROVECTO:
CURVA GRANULOMETRICA.
COCHACHIN VILLANUEVA, Roger
, DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN
IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN
EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
METODO DE EXCAV. MANUAL
o "'C
70
60
so
~ 40 = E ::J :i. 30
'#. 20
10
o 0.01
CALICATA
MUESTRA
PROFUNDIDAD(m)
0.1
W01
M- 01 Km:17 +320
1.5
···--{-
1
Diametro Di
OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
10 100
EL PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEL LABORATORIO, SALVO QUE LA REPRODUCCIÓN
SEA E (GUÍA PERUANA INDECOPI: GP:004:
B~
L=
D"' ecc.B =
ecc.L =
Meyerhof:
Nq =
Nc=
Ng=
Vesic:
Nq =
Nc=
Ng=
TESISTA:
PROYECTO:
UBICACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL "SAMTlAGO AN.TUNEZ. O !S MAYO LO"
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
· Estudio de Capacida portante de Suelo.
COCHACHIN VILLANUEVA ROGER DAVID
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RiO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVII\t,
APLICANDO HEC RAS, 2013." .
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH EXCAVACION C-01
Km:17 +010 TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m
Descripcion: Arena limosa de plasticidad media en estado húmedo de.color marrón claro a amarillo de consistencia media con presencia de rafees.
CÁLCULO DE CAPACIDAD PORTANTE DE SUELOS
3.00 [m] ~= 35,00 n ca"' 0.00
1.00 [m} i5= 0.00 [") y= 17.65 [kNfm3 1 l. SO [m} !3= 0.00 n qv=< o~oo [ k.."l"/m2l 1.40 [m] r¡= 0.00 ¡•J qh = 0.00 [ kN/m2] 0.50' [m] e= 2.92' [kN/m2J FS= s.oa
Los factores de forma Factores de profundidad
1 Fq:~F~= 1
2.8 Fcd = 1.1732051
1.9 Fqd = Fgd= 1.0866025
18.40112222
30.13962779
15.66804082 Factor de inclinación
1
Fci = Fqi =
1
1 Kp = 3
Fgi = 1
Los factores de forma Factores de profundidad
18.40112222 Fes= 2.8315875 Fcd = 1.2
30.13962779 Fqs= 2.7320508 Fqd= 1.4330127
22.40248627 Fgs= -0.2 Fgd = 1
D/B= 0.5 K= 0.5
Factor de inclinadón
Fci = 1
Fqi = 1
m= 11.26~15791 M=
Fgí = 1
F. inclín. CimentaCión Fatt. d'inclin. Ten-eno
be= 1 gc = 1
bq = bg = 1 gq =gg= 1
Hansen:
Nq = 15.38327065
Nc= 26.60130258
Ng= 11.66550814
qo < qo tgd + Aj ca
iq, ig >o
IP +Tj < = 90°
Terzaghi: Nq =
Nc=
Ng=
LEGENDA:
B=
L=
D=
ecc.B =
ecc.L =
~=
FALSO
VERDADERO
VERDADERO
VERDADERO
18.40
30.14
15.07
Ancho de la cimentación
Longitud de la cimentación
Profundidad de la cimentación
Excentricidad en B
Excentricidad en L
Angula de fricción
Los factores de fonna se= 2.6192124
sq = 2.5139544
sg= -0.12
D/B= 0.5357143
Factor de inclinación ic= iq = 1
ig = 1
F. inclin. Cimentación be= 1
bq= 1
bg= 1
. Carlco 1 Totale
Factores de profundidad
de= 1.2142857
dq = 1.4482666
dg= 1
K= 0.5357143
Af= o
Fatt. d'inclin. Terreno gc = 1
gq,=gg= 1
Tipo de
Nas tri
_-: __,..,..,___J~--,--,-, ... ~----~~ forma -=a -Piano - - W¿::oc~----«:
- - Camp;!gna >----:-T. ------_./' ..
ll=
13= A. inclinacion del terreno de fundación.
A. inclinación de la carga
r¡=
e=
ca= y=
qv=
qh = Kp=
Af=
FS =
q=
Inclinación de la cimentación
Cohesión
Adhesión a la base de la fundación
Peso especifico del suelo
Comp. Vertical de la carga
Comp. Horizontal de la carga
Coeficiente de empuje pasivo
Area efectiva de la cimentación
Factor de seguridad
Capacidad pol'tru~te
Capacita portante secondo Meyerhoff:
[ Kgfcm2] qult=
[ Kg 1 [ Kgfcm2] q=
Capacidad portante según Vesic:
[kN/m2) [kN) [kN]
qult== 1858.61' 1 q= 1301.03 Qamm.= '233.60 ·1 [t/m2] [ t J [t/m2]
qult= 189'.52 " 1 q= (' '.:132.67 Qanun= 1.23 .. ' ';' [ Kg/cm2] [Kg) [ Kg/cm2j
qult= 1 18.95 .,, '!i 1 1 132665:6$1' 1 Qamm.= 1 ·1.23 1 q=
Capacidad portante según Hansen:
(kN/m2] [ kN] [kN/m2] qult= 1902.64 ··1 q= 1331.85 ·1 Qamm= 2si2o.
[t/m2] [ t 1 [ t/m2] qult= 194.Ql. q= ~135.81- Qamm= [· ' ' ' 1'.32
[ Kgjcm2] [ Kg] [ Kgfcm2)
qwt= 19',40' .. ., q= .tsssos.76 . Qáriuil = 1.32
Capacidad portante según Terzaghi:
[kN/m2] [kN] [kN/m2] qult= ,. 1097.20 ·1 q= ¡·· . 768~04 Qamm= 219:44 ' ' 1
[ t/m2] [ t ] [ t/m2] qult= 1 111.88 q= 1 ' '• . 78.32 .· ''• 1 Qamm= 1.2
[ Kg/cm2] [Kg] [ Kg/cm2] qult= 11.19 '1 q= ¡· '·· 78316.70 ···¡ Qamm= ,·. 1..2
TESISTA:
PROYECfO:
UBICACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO"
LABORA TORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERLI\LES
CLASJFICACION DE LOS SUELOS
LABORATORIO DE ENSAYO DE MATERIALES REGISTRO DE EXCAVACION
COCHACHIN VILLANUEVA, Roger EXCAVACION e- 02 Km:17 +320
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA NIVEL FREATICO se encontro
PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m EL DISTRITO DE CHAVfN. APLICANDO HEC RAS
CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
METODO DE EXCAV. MANUAL
E CLASIFICACION o DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL: COLOR, Cí LJ.J u <( Cl~ a:- HUMEDAD NATURAL, PLASTICIDAD, ESTADO NATURAL DE Cl o~ 01-m a <ll 1./") OCl Vl w E COMPACIDAD, FORMA DE LAS PARTfCULAS, TAMAÑO 9 o -<( w 2 u z u Zo a.::::¡"ñ¡¡
MÁXIMO DE PIEDRAS, PRESENCIA DE MATERIAL ORGÁNICA, :::J o ¡:;: WUJ _, ~ u.. CQ !2:2 o o 2 <( ETC. a: a: O:::J > a. <ñ (.!) U:I:
~~!!M~~ 0.4 RE ~~¡i.;.~ 4.86 1.342
Material de cultivo, limoso arenoso, de plasticidad media en
~~!,&~. estado seco de color plomo a marrón oscuro con presencia
~·~ "';~Z: de raíces de consistencia media
~np~ ~~ Grava pobremente graduada con limo de plasticidad media
1.5 GP-GM ~'i i!.lf 3.85 2.097
en estado seco de color amarillo a anaranjado oxido de
consistencia media con presencia de roca fracturada y
rU boloneria de 6" a 10" en un 45% a 60% con canto anguloso
IDENTIFICACION DE MUESTRAS.
Re: Material de relleno C- 02 Km:17 +320 BORDE DEL RIO MOSNA S/M: Sin muestra Ubicasion: CHAVIN DE HUANTAR M-01: Muestra alternativa W 01
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE ~IA TERIALES
AN_ALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ASTM D422
TESISTA: COCHACHIN VILLANUEVA, Roger
PROYECTO: DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RfO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN
METODO DE EXCAV. CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH
MANUAL
ANALISIS GRANULOMETRICO POR TAMIZADO ASTM 0422
CALICATA W02
MUESTRA M- 01 Km:17 +320
PROFUNDIDAD( m} 1.5
TAMIZ %QUE PASA 3" 100
21/2" 100 %GRAVA
2" 86.23
11/2" 59.44 %ARENA
1" 37.81
3/4" 29.02
1/2" 20.42 %FINOS
3/8" 16.46
1/4" 13.71
N"4 12.37 D10 (mm}
N"10 10.17 D30 (mm}
N"20 8.79 D60 {mm)
N"40 7.94 Cu
N"60 7.42 Ce
N"140 6.71
N"200 6.52
LIMITES DE CONSISTENCIA ASTM 04318
%LIMITE LIQUIDO 27.1
% Ll M ITE PLASTICO 21.5
% INDICE PLASTICO 5.6
CLASIFICACION DE SUELOS
AASHTO A-1-a(O}
sucs NOMBRE DE GRUPO CON LIMO
OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
87.63 Gruesa
Fina Gruesa
5.85 Media
Fina
6.52 Fina
0.64
4.82 64.16
0.56 99.99
El PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEl lABORATORIO, SAlVO QUE LA REPRODUCCIÓN SEA E (GU[A PERUANA INDECOPI: GP:004: 1993)
70.98
16.65
2.2
2.24 1.41
6.52
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MA YOLO''
LABORA TORIO DE ME CANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
CURVA GRANULOMETRICA
TESISTA: COCHACHIN VILLANUEVA, Roger PROYECTO:
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN 'IZQUIERDA DEL RÍO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN
EL DISTRITO DE CHAVÍN, APLICANDO HEC RAS
UBICACIÓN CHAVIN DE HUANTAR- HUARI- ANCASH METODO DE EXCAV. MANUAL
100
o 80 "' m '"3 E 60 :::1
it ~ 40
20
o 0.01
CALICATA N·o1
MUESTRA M - 01 Km:17 +010
PROFUNDIDAD( m) 1.5
.... ·- - - -- ' . -+-···· .
... --··- ··-· -· ¡ ... -
0.1 1
diametro Di \ ... OBSERVACION: Muestra provista e identificada por el técnico de laboratorio.
10 100
EL PRESENTE DOCUMENTO NO DEBERÁ REPRODUCIRSE SIN AUTORIZACIÓN ESCRITA DEL LABORATORIO, SALVO QUE LA REPRODUCCIÓN SEA E {GUfA PERUANA INDECOPI: GP:004:
B= L=
D=
ecc.B =
ecc.L =
Meyerhof:
Nq=
Nc =
Ng=
Vesic:
Nq =
Nc=
Ng=
TESISTA:
PROYECTO:
UBICACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO"
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS Y ENSAYO DE MATERIALES
Estudio de Capacida portante de Suelo.
COCHACHIN VILLANUEVA ROGER DAVID
DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCIÓN DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+000 AL KM: 17+330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN,
APLICANDO HEC RAS, 2013."
Km:17 +320 EXCAVACION e- 02
TAMAÑO DE EXACAV.: 1.0 x 1.0 x1.50m
Descripcion: Grava pobremente graduada con limo de plasticidad media en estado seco de color amarillo a anaranjado oxido de consistencia media con presencia de roca fracturada y boloneria de 6"
a 1 O" en un 45% a 60% con canto anguloso
CÁLCULO DE CAPACIDAD PORTANTE DE SUELOS
2.80 [ m]
1.00 [ m]
1.50 [ mj
1.40 [ m]
0.50 1 m]
18.40112222
30.13962779
22.40248627
18.40112222
30.13962779
22.40248627
cj¡= 30.00
o= 0.00
P= 0.00
TJ= 0.00
e= 2.92
Los factores de fonna.
Fes= 2.57587
Fqs = Fgs = 1.78794
Factor de inclinación
Fci = Fqi = 1
Fgi = 1
Los factores de forma
Fes= 2.83159
Fqs = 2.73205
Fgs = -0.2
D/B= 0.5
Factor de inclinación
Fci = 1
Fqi = 1
Fgi= 1 F. inclín. Cimentación
be=
bq=bg=
¡·¡ ¡·) ¡·¡ ("]
1 kN/m2]
ca= 0.00
y= 17.89
qv= 0.00
qh= 0.00
FS= 5.00
Factores de profundidad
Fcd = 1.1797338
Fqd = Fgd= 1.0898669
Kp= 12.81405861
Factores de profundidad
Fcd = 1.2
Fqd = 1.4330127
Fgd= 1
K= 0.5
m= 1.25
Af= o
Fatt. d'inclin. Terreno gc =
gq =gg =
[kN/m3]
[ kN/m2]
( kN/m2j
Hansen: Los factores de forma Factores de profundidad
Nq = 18.40112222 se= 2.83159 de= 1.2
Nc= 30.13962779 sq = 2.73205 dq= 1.4330127
Ng= 15.0698139 sg= -0.2
D/B = 0.5
qo < qo tgd + Af ca Factor de inclinací.ón ic =
iq, ig >o
Terzaghi: Nq =
Nc=
Ng=
LEGENDA:
ecc.B =
ecc.L = $= li=
~=
r¡=
e=
ca=
y=
qv=
qh = Kp=
Af= FS = q=
FALSO
VERDADERO
VERDADERO
VERDADERO
22.456
37.162
27.084
Ancho de la cimentación
Longitud de la cimentación
Profundidad de la cimentación
Excentricidad en B
Excentricidad en.L
Angulo de fricción
iq = 1
ig=
F. ínclin. Cimentación
be=
bq =
bg = 1
Tipo de
Nastrif<
A. inclinacion del terreno de fundación.
A. inclinación de la carga
Inclinación de la cimentación
Cohesión
Adhesión a la base de la fundación
Peso especifico del suelo
Comp. Vertical de la carga
Comp. Horizontal de la carga
Coeficiente de empuje pasivo
Area efectiva de la cimentación
Factor de seguridad
Capacidad portante
Capacita portante secondo Meyerhoff:
[ kN/m2)
dg= 1
K= 0.5
Af= o
Fatt. d'inclín. Terreno
1 gc =
Cartoo Totale 'rma
__,-~~..,..,-t~,..,-~...,....,--...,..,-,., B
[ k.l~] [ kN/m2]
Capacidad portante según Vesic:
[kN/m2] qult = 1 ,·.
[t/m2] qult=
[ Kg/cm2]
Capacidad portante según Hansen:
[ kN/m2] qult = 1 190~;64 . . ...• : ··j
[ Kgfcm2]
Capacidad portante según Terzagbi:
[kN/m2]
[ t/m2] qult =
[ Kg/cm2] qult = 1 .·
[kN) [kNJ q=
[ t] 1 tjm2] q=
[ Kgjcm2]
q=
[ kNJ [ kN/m2] q=
[ t 1 [ t/m2] q=
[ Kg] [ Kg/cm2] q=
[ kN] [ kN/m2] q=
[ t/m2] q= ·1 Qamm=
[ Kg] [ Kg/cm2] q=
05. ESTUDIO QUÍMICO DEL AGUA
93
UNBVERSftDAD NACDONAL "5Santiago Antúnez de Mayolc"
fACULTAD DE COENCtAS AGRARHAS CIUDAD UNIVERSITARiA- SHAJ'lCAYAN
Telefax. 043-426588 - 106 B;f¡i!JARAIE ""' ~IGfiÓ!NI CHAV(!Ni
REPORTE DE ANALISIS QUÍMICO DEL AGUA SOLICITA Cochachin Villanueva Roger David- Tesista FUENTE Río Mosna Margen Izquierda - Puente Laos UBICACIÓI Ch.avín - Huari - Anc~sh
REPORTE DE RESULTADOS Resultados-Unidad Cloruros como ión Cl. 216 ppm. Sulfatos como ión S04 25 oom. Sales Solubles Totales (C.E) 0.160 dS/m.
IPH 6.96 CONCLUSIONES: la muestra tiene una reacción neutra,
en cuanto el Cl, S04, pH y los sales solubles totales se encuentran dentro de los parámetros permisibles por lo tanto se recomiendí uso respectivo
Huaraz, 30 de Setiembre del2014
·~.
06. MODELACIÓN HEC -RAS 06.01. Prospectiva tridimensional.
90
06.02. Secciones del rio
s e: o
1 UJ
Sección del km: 17+000
·1
o
Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
-·>~<-1•- .0205--+,____ ___ .03----->1
10 20 31
Slation(ni
' 40 00
Sección del km: 17+020
s e: o
i üi
o
Modelo_Chavin
10 20
Sección del km: 17+040 Modelo_Chavin
o 20
Plan: Plan 02 15/01/2015
40 00
Station(ni
Plan: Plan 02 15/01/2015
40
Station (ni
Legend
-EGPF3
70
00
EGPF2
WSFF3
WSFF2
EGPF1
WSFF1
Grourd • BankSta
L.egend --y---
EGPF3 __ ¿......._
EGPF2
WS FF3
WS FF2
EGPF1
WSFF1
Grourd •
BankSta
91
Sección del km: 17+060 Modelo_Chavín
:g " o ¡ > "' üi
Sección del km: 17+080 Modelo_Chavín
o 10 20
Sección del km: 17+100 Modelo_Chavín
Sección del km: 17+ 120
:g " o ·~
~ w
Modelo_Chavin
Plan: Plan 02 15/01/2015
S!ation (ni
Plan: Plan 02 15/01/2015
40
Station (ni
00 70
Plan: Plan 02 15/01/2015
Station (nV
Plan: Plan 02 15/01/2015
Station (nV
70
00
Legend ---y--
EGPF3 --Jtr---
EGPF2
WSFF3
WS FF2
EGPF1
WS FF1
Ground • BankSta
Legend
-EGPF:l EGPF2
WSFF3
WSFF2
EGPF1
WS FF1
Ground •
Bani<Sta
WS FF3 --ltr---
EGPF2
WSFF2
EGPF1
WSFF1
Ground •
BankSta
100
Legend --y--
100
EGPF3
WSFF3
EGPF2
WS FF2
EGPF1
WSFF1
Grourd • Bani<Sta
92
Sección del km: 17+140 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Lagend --y---
EGPF3 --A--
EGPF2 s WSFF3 e: o WSFF2 ""' .. > EGPF1 " ¡¡;
WS FF1
G10und
• BankSia
o 10 20 3J 40 SJ
S1ation (ni
Sección del km: 17+160 M odelo_Chavi n Plan: Plan 02 15/01/2015
l.agend --...--
EGPF3
WS FF3 s __ ..__ EGPF2
e: o WS FF2 :g > EGPF1 (!)
iii WSFF1
G!Ound • BankSta
o 10 20 3J 4J SJ 00 70 00
Sation(ni
Sección del km: 17+180 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Lagend --.....---
EGPF3
WSFF3 s __ ¿___
EGPF2 e: o WS FF2 ~ > EGPF1 " ¡¡;
WSFF1
G!Ound •
BankSta
20 40 00 00
S1ation(rfl
Sección del km: 17+200
93
Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --.......--
EGPF3
WSFF3
:S --~-
EGPF2 <: o WSFF2 "" .. > EGPF1 "" ¡¡¡
WS FF1
G10urd • BankSia
o 20 40 ro 80 100
Station (rrp
Sección del km: 17+220 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --y--
EGPF3
WSFF3
:S --.6.---
EGPF2 e
~ WS FF2 > EGPF1 "" ¡¡¡
WSFF1
G10urd • BankSia
100
Station (rrp
Sección del km: 17+240 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --.......--
EGPF3
WSFF3
:S --~-
EGPF2 <: o WSFF2 ~ > EGPF1 "' ¡¡¡
WSFF1
G10urd • BankSia
o 20 40 ro aO Station (rrp
Sección del km: 17+260 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend
-EGPF3
:S WSFF3
--4---
EGPF2 <: o
WSFF2 ~ >
EGPF1 "' ¡¡¡ WSFF1
GIOurd • BankSia
o 20 ro 80 100
Slation (rrp
Sección del km: 17+280
94
Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --v--
EGPF3
WSPF3 s --A--
EGPF2
" o WSPF2 'E > EGPF1 " ijj
WS PF1
G10und • BankSta
o 20 40 00 00 100
Station (nV
Sección del km: 17+300 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend ~--y--
EGPF3
WSPF3
:S EGPF2
" o WS PF2 ~ > EGPF1 " Ü]
WSPF1
GIOUnd
• BankS!a
100
Slation (nV
Sección del km: 17+320 Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend
-EGPF3
WSPF3
:S --A--
EGPF2
" o WSPF2 :g > EGPF1 " Ü]
WSPF1
Ground • BankSta.
o 10 20 31
Slation (nV
Sección del km: 17+340
Modelo_Chavin Plan: Plan 02 15/01/2015
Legend --y--
EGPF3
WSPF3
:S __ ...__
EGPF2 e: o WS PF2 :;:o .. > EGPF1 ..
Ü] WSPF1
G10und • BankSia
o 20 00 00
Station (nV
95
07. Panel fotográfico.
Imagen 07.01. Vista de las características de la cuenca de aporte.
Imagen 07.02. Vista de las características de la cuenca de aporte.
96
Imagen 07.03. Vista del margen izquierdo del rio Mosna
Imagen 07.04. Tramo a proteger.
97
Imagen 07.05. Vista del margen derecho del rio Mosna con protección de muro
de gaviones
Imagen 07.06. Características del margen izquierdo del rio Mosna
98
08. PRESUPUESTO.
99
S10
Presupuesto
Cliente
Lugar
ltem
01
01.01
01.02
01.03
02
02.01
02.01.01
02.01.02
02.02
02.02.01
02.02.02
02.02.03
02.02.04
02.02.05
02.02.06
02.03
02.03.01
02.04
02.04.01
02.0402
02.05
02.05.01
02.05.02
02.05.03
02.05.04
02.06
02.06.01
• 02.06.02
02.06.03
02.06.04
02.06.05
Página
Presupuesto
0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 + 330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN, APLICANDO HEC ·RAS, 2013
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CHAVIN DE HUANTAR Costo al
ANCASH. HUARI· CHAVIN DE HUANTAR
Descripción
OBRAS PROVISIONALES
CARTEL DE OBRA IMPRESION DE BANNER DE 3.80 m X 2.40 m (Soporte de Madera)
Alquilar de Local para la Obra
Cerro perimetrico de Esleras y postes de Eucaipto
DEFENSA RIBEREAA:GAVIONES
OBRAS PRELIMINARES
Umpieza manual de Terreno con presencia de Maleza y Vegetación
Trazo y replanteo en Terreno Normal con Equipo
MOVIMIENTO DE TIERRAS
Umpieza y/o descolmatado de Canal Nalural
O>rte manual en terreno tipo cascajo y piedra
Excevacion Masiva a Maquina en terreno Semirocoso (Retroexcavadora s/llantas)
Pertilado de Talud en Terreno Nonmal
Rellano con Malerial Propio compactación con equipo lviano
Efiminación de Mat.Excad.CNolquete de 6m3+Car¡¡ador Frontal d<= 5 Km
U~A DE ESTABIUDAD • NIVELANTE
EXTRACCION Y SELECCION DE PIEDRA (obras de arte)
EXTRACCION DE MATERIALES EN CANTERA
EXTRACCION Y SELECCION DE PIEDRA (obras de arte)
Acarreo Manual de P.G.(prom. 10') 50m<D<100m
GAVIONES
Gaviones -Suministro e instalación 5.00 x 1.00 x 1.00m
Gaviones. Suministro e instalación 5.00 x 1.50 x1.00m
Suministro e instalacion de Gectextil NT -2000 M
Foresleción para Defensas Naluralas (rtos, quebradas), incluye suministro y sembrado
VARIOS
Señalizacion en Obra durante Ejecucion
Umpieza General de Obra
Kit DE IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD
Kit DE HERRAMIENTAS
FLETE TERRESTRE
COSTO DIRECTO
GASTOS GENERALES(4.96)
PRESUPUESTO
COSTO DE ELABORACION DE EXPEDIENTE
LIQUIDACION DE OBRA
MONTO DE INVERSION
Un d.
und
mes
m
m2
m2
m3
m3
m3
m2
m3
m3
m3
m3
m2
und
und
und
m2
m
m2
glb
und
glb
Me !fado Precio S/.
1.00 1.056.93
4.00 200.00
340.00 17.87
1,020.00 2.37
1,020.00 0.96
510.00 144.85
1,530.00 54.32
1,620.00 15.09
1,020.00 3.39
2,295.00 44.61
3,187.50 20.31
510.00 72.42
2,720.00 72.42
1,360.00 72.42
476.00 657.80
124.00 782.80
1,020.00 14.59
25.00 8.95
340.00 1.07
1,360.00 0.95
1.00 7,350.00
1.00 7,645.50
1.00 12,000.00
15/01/2015
Parcial S/.
7,932.73
1,056.93
800.00
6,075.80
1,141,746.03
3,396.60
2,417.40
979.20
352,004.78
73,873.50
83,100.60
24.445.80
3,457.80
102,379.95
64,738.13
36,934.20
36,934.20
295,473.60
196,982.40
98,491.20
425,265.55
313,112.60
97,067.20
14,881.60
223.75
28,651.30
363.80
1,292.00
7,350.00
7,645.50
12.000.00
1,149,678.76
57,000.00
1,206,678.76
10,000.00
3,500.00
1,220,178.76
Feoha: 28101/2015 D3:57:42p.m.
S10 Página:
Gastos generales
Presupuesto 0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 + 330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN, APUCANDO HEC- RAS, 2013
Fecha
Moneda
15/01/2015
01 NUEVOS SOLES
GASTOS VARIABLES
PERSONAL TECNICO
Código Descripción
02003 ALMACENERO 02006 GUARDIAN 02012 INGENIERO ASISTENTE DE OBRA 02013 MAESTRO DE OBRA 02015 ASISTENTE ADMINISTRATNO 02016 ASISTENTE TECNICO 02018 SUPERVISOR DE OBRA
Unidad
mes mes mes mes mes mes mes
Cantidad %Costo asig.
3.00 100.00 3.00 100.00 3.00 100.00 3.00 100.00 3.00 100.00 3.00 100.00 3.00 100.00
Subtotai
Total gastos generales
Fecha :
Precio
1,500.00 1,500.00 4,000.00 3,000.00 2,000.00 2,500.00 4,500.00
57,000.
Pare
4,500 4,500
12,000 9,000 6,000 7,500
13,500
57,000
57,000.
28101/2015 03:38:17p.m.
510 Página:
Precios y cantidades de recursos requeridos por tipo
Obra 0102.053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17t00 AL KM 17 + 330 EN EL DISTRITO DE CHAVIN, APLICANDO HEC • RAS, 2.013
Subpresupueslo 001 DISEÑO DE MURO DE GAVION PARA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDO DEL RIO MOSNA
Fecha 01/0112015
Lugar 021004 ANCASH • HUARI· CHAVIN DE HUANTAR Código Recurso Unidad Cantidad Precio S/. Parcial S/.
MANO DE OBRA
0101010003 OPERARIO hh 4,283.4500 17.19 73,632.51 0101010004 OFICIAL hh 640.8000 14.57 9,336.46 0101010005 PEON hh 50,831.0718 11.86 602,856.51 01010300000005 OPERARIO TOPOGRAFO hh 16.3200 18.17 296.53
686,122.01
MATERIALES
0203020004 FLETE TERRESTRE POR VIAJE (IDA Y VUELTA) glb 1.0000 12.000.00 12,000.00 02040100020001 ALAMBRE NEGRO N" 16 kg 34.0000 5.00 170.00 02043000010004 GAVION TIPOCAJADE5.0x 1 x 1m (ZINC +ALUM) und 476.0000 350.00 166,600.00 02043000010005 GAVION TIPO CAJA DE 5.0x 1.5x 1m (2.7mm)(ZINC-ALUM) und 124.0000 450.00 55,800.00 0207010006 PIEDRA GRANDE DE 8" m3 2,380.0000 22.00 52,360.00 0207010011 PIEDRA GRANDE m3 930.0000 18.00 16,740.00 0207030002 HORMIGON PUESTO EN OBRA m3 0.2000 90.00 18.00 0210020003 Geotextil NT- 2000 m ( 200 gr/m2) (A.4 L 120 area 480) m2 1.091.4000 11.00 12,005.40 0213)10001 CEMENTO PORTLAND TIPO 1 (42.5 kg) bol 0.7500 21.50 16.13 0213030001 YESO kg 25.5000 3.00 76.50 02310000010005 MADERA EUCALIPTO ROLLIZO 3' X 2.50 m pza 226.7800 10.00 2,267.80 0231010001 MADERA TORNILLO p2 49.8000 6.00 298.80 02340600010006 PLANCHA COMPACT ADORA 4HP hm 1,147.5000 35.00 40,162.50 0238010001 LIJA PARA MADERA plg 2.0000 3.00 6.00 02401500010007 IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD esl 1.0000 7.350.00 7,350.00 02410500010002 CINTA SEÑALIZAOORA COLOR AMARILLO m 340.0000 0.60 204.00 0270010292 ESTERAS DE 2.00ML X 3.00 ML und 112.2000 15.00 1,683.00 0271050143 ARBUSTO O PLANTON PARA FOREST ACION P2ll 25.0000 8.00 200.00 0272070038 PERNO DE 5/8' CON TUERCA Y HUACHA 5' und 6.0000 1.50 9.00 02901700010017 IMPRES!ON DE BANNERS m2 8.6500 30.00 259.50 0292010001 CORDEL m 25.5000 1.00 25.50
368,252.13
EQUIPOS
0301000011 TEODOLITO hm 16.3200 15.00 244.80 0301000024 MIRAS Y JALONES hm 16.3200 7.00 114.24 0301010044 HERRAMIENTAS MANUALES esl 1.0000 7,645.50 7,645.50 03011600010002 CARGADOR S!LLANTA 125HP, 2.5 Y3 hm 39.8438 350.00 13,945.33 03011700020009 RETROEXCAVADORSOBRE LLANTAS 58 HP 1 yd3 hm 64.8000 350.00 22,680.00 03012200040005 CAMION VOLQUETE DE 6m3 hm 199.2188 250.00 49,804.70 0301230002 ALQUILER DE LOCAL mes 4.0000 200.00 800.00
95,234.57
Total S/. 1,149,608.71
Fecha : 28/01/2015 03:42:1 Op.m.
510 Página:
Análisis de precios unitarios
Presupuesto
Subpresupuesto
0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 t 330 1
001 DISEÑO DE MURO DE GAVION PARA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDO DEL RIO MOSNA
Paro da 01.01 (01 0701040202-0102053-01) CARTEL DE OBRA IMPRESION DE BANNER DE 3.60 m X 2.40 m (Soporte de Madera)
Costo unitario directo por:
Código Descripción Recurso Unidad Cantidad
Mano de Obra 0101010003 OPERARIO hh 16.0000
0101010005 PEON hh 16.0000
Materiales 0207030002 HORMIGON PUESTO EN OBRA m3 0.2000
0213010001 CEMENTO PORTI.AND TIPO 1 (42.5 kg) bol 0.7500
0231010001 MADERA TORNILLO p2 47.2500
0238010001 LIJA PARA MADERA plg 2.0000
0272070038 PERNO DE 5/8' CON TUERCA Y HUACHA 5' und 6.0000
02901700010017 IMPRESION DE BANNERS m2 8.6500
Parlida 01.02 (01 0102010204-01 02053-01) Alquiler de Local para la Obra
Costo unitario directo por:
Código Descripción Reoorsa Unidad Cannded
Equipos 0301230002 ALQUILER DE LOCAL mes 1.0000
Partida 01.03 (01 0301090206-01 02053-01) Cerco perimetrico de Esteras y postes de Eucalipto
Costo unitario directo por:
Código Descripción Recurso Unidad Cantidad
Mano de Obra 0101010003 OPERARIO hh 0.0889
0101010005 PEON hh 0.3556
Materiales 02040100020001 ALAMBRE NEGRO N" 16 kg 0.1000
02310000010005 MADERA EUCALIPTO ROLLIZO 3' X 2.50 m pza 0.6670
0270010292 ESTERAS DE 2.00ML X3.00 ML und 0.3300
Partida 02.01.01 (01 0101030205-01 02053-01) Limpieza manual de Terreno con presencia de Maleza y Vegetación
Costo unitario directo por:
Código Descripción Recurso Unidad Cantidad
Mano de Obra 0101010005 PEON hh 0.2000
Paro da 02.01.02 (01 0119000104-01 02053-01) Trazo y replanteo en Terreno Normal con Equipo
Costo unitario directo por:
Código Descripción Rerurso Unidad Cantidad
Mano de Obra 0101010005 PEON hh 0.0160
01010300000005 OPERARIO TOPOGRAFO hh 0.0160
Materiales 0213030001 YESO kg 0.0250
0231010001 MADERA TORNILLO p2 0.0025
0292010001 CORDEL m 0.0250
Equipos 0301000011 TEODOLITO hm 0.0160
0301000024 MIRAS Y JALONES hm 0.0160
und
Precio S/.
17.19
11.86
90.00
21.50
6.00
3.00
1.50
30.00
mes
Precio SI.
200.00
m
Precio SI.
17.19
11.86
5.00
10.00
15.00
m2
PrecioS/.
11.86
m2
Precio SI.
11.86
18.17
3.00
6.00
1.00
15.00
7.00
1,056.93
Parcial SI
275.01
189.7!
464.8[
18.0(
16.11
283.5(
6.0(
9.0C
259.5(
592.1<
200.00
Parcial SI
200.0(
2ll0.0(
17.87
Parcial SI
1.51
4.2<
5.71
0.5(
6.6i
4.9!
12.1l
2.37
Parcial SI
2.3i
2.31
0.96
Parcial SI
0.1¡
0.2¡
0.4!
0.01
o. o; 0.01
0.1<
0.21
0.11
0.3!
Fecha: 28101/2015 03:40:50p.m.
S10 Página:
Análisis de precios unitarios
Presupuesto
Subpresupuesto
0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 + 330 1
001 DISEÑO DE MURO DE GAVION PARA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDO DEL RIO rAOSNA
Partida 02.02.01 (01 0101030204-0102053-111)
Código Descripción Rerurso
Mano de Obra 0101010003 OPERARIO
0101010005 PEON
Partida 02.02.02 (01 0303010702-0102053-01)
Código Descripción Recurso
Mano de Obra 0101010003 OPERARIO 0101010005 PEON
Partida 02.02.03 (01 01 0401 0308-01 02053-01)
Código Descripción Rerurso
Mano de Obra 0101010003 OPERARIO 0101010005 PEON
Equipos 03011700020009 RETROEXCAVADOR SOBRE LLANTAS 58 HP 1 yd3
Partida 02.02.04 (01 0706010501-01 02053-01)
Código DescripciónRerurso
Mano de Obra 0101010005 PEON
Partida 02.02.05 (01 0601080415-01 02053-01)
Código Descripción Rerurso
Mano de Obra 0101010005 PEON
Materiales 02340600010006 PLANCHA COMPACTADORA 4HP
Partida 02.02.06 (01 0303060103-0102053-01)
Código DescripciónReCtJrso
Mano de Obra 0101010005 PEON
Equipos 03011600010002 CARGADOR SIUANTA 125HP, 2.5 Y3 03012200040005 CAMIDN VOLQUETE DE 6m3
Limpieza y/o descolma1ado de Canal Na1ural
Costo unitario directo por:
Unidad Cantidad
hh 1.0667
hh 10.6667
Corte manual en terreno tipo cascajo y piedra
Coslo unitario directo por:
Unidad Cantidad
hh 0.4000
hh 4.0000
Excavaclon Masiva a Maquina en terreno Semlrocoso (Retroexcavadora snlantas)
Perfilado de Talud en Terreno Normal
Unidad
hh
hh
hm
Unidad
hh
Costo unitario direclo por:
Cantidad
0.0080
0.0800
0.0400
Costo unitario directo por:
Cantidad
0.2857
Relleno con Material Propio compactación con equipo liviano
Costo unitario directo por:
Unidad Cantidad
hh 2.2857
hm 0.5000
Eliminación de Mat.Exced.CNolquete de 6m3+Cargador Frontal d<= 5 Km
Costo unitario directo por:
Unidad Cantidad
hh 0.0250
hm 0.0125
hm 0.0625
m3 144.85
Precio S/. Parcial SI
17.19 18.31
11.86 126.51
144.8!
m3 54.32
Precio SI. Parcial SI
17.19 s.8e
11.86 47.4'
54.3:
m3 15.09
Precio SI. Parcial SI
17.19 0.11
11.86 0.9[
1.0!
350.00 14.0(
14.0[
m2 3.39
PrecioS/. Parcial SI
11.86 3.3E
3.3!
m3 44.61
PrecioS/. Parcial SI
11.86 27.11
27.11
35.00 17.5(
17.5(
m3 20.31
Precio SI. Parcial SI
11.86 0.3(
0.3[
350.00 4.31
250.00 15.6:
20.01
Fecha: 28/01/2015 03:40:50p.m.
510 Página:
Análisis de precios unitarios
Presupuesto 0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN El TRAMO KM: 17+00 Al KM 17 + 3301
Subpresupuesto 001 DISEÑO DE MURO DE GAVION PARA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDO DEL RIO MOSNA
Partida
Código
0101010003
0101010005
Partida
Código
0101010003
0101010005
Partida
Código
0101010003
0101010005
Partida
Código
0101010003
0101010004
0101010005
02043000010004
0207010006
Partida
Código
0101010003
0101010004
0101010005
02043000010005
0207010011
02.03.01
Oescópción Rerurso
OPERARIO
PEON
02.04.01
Descripción Recurso
OPERARIO
PEON
02.04.02
Descripción Reauso
OPERARIO
PEON
02.05.01
Descripción Rerurso
OPERARIO
OFICIAL
PEON
(010451010102.0102053-01)
Mano de Obra
(010451010102.0102053·01)
Mano de Obra
(01 0109010703-01 02053-01)
Mano de Obra
(01 0105010112.0102053-01)
Mano de Obra
Mateñales GAVION TIPO CAJA DE5.0x 1 x 1m (ZINC+ALUM)
PIEDRA GRANDE DE 8'
02.05.02 (01 0105010114-01 02053-01)
Descripción Rewrso
Mano de Obra OPERARIO
OFICIAL
PEON
Mateñales GAVION TIPO CAJA DE 5.0 x 1.5 x 1 m (2.7 mm)(ZINC · ALUM)
PIEDRA GRANDE
EXTRACCION Y SELECCION DE PIEDRA (obras de arte)
Costo unitario áirecto por:
Unidad
hh
hh
EXTRACCION Y SELECCION DE PIEDRA (obras de arte)
Cantidad
0.5333
5.3333
Costo un~ario áirecto por:
Unidad Cantidad
hh 0.5333
hh 5.3333
Acarreo Manual de P.G.(prom. 10") 50m<D<100m
Costo unttario áirecto por:
Unidad Cantidad
hh 0.5333
hh 5.3333
Gaviones ·Suministro e instalación 5.00 x 1.00 x 1.00m
Costo unitario áirecto por:
Unidad Cantidad
hh 1.0000
hh 1.0000
hh 14.0000
und 1.0000
m3 5.0000
Gavlones ·Suministro e Instalación 5.00 x 1.50 x1.00m
Costo unitario directo por:
Unidad Cantidad
hh 1.0000
hh 1.0000
hh 14.0000
und 1.0000
m3 7.5000
m3
Precio S/.
m3
17.19
11.86
Precio S/.
17.19
11.86
m2
Precio SI.
17.19
11.86
und
Precio S/.
17.19
14.57
11.86
350.00
22.00
und
Precio S/.
17.19
14.57
11.86
450.00
18.00
72.42
Parcial S/
9.1í
63.2!
72.4:
72.42
Parcial S/
9.1i
63.2(
72.4:
72.42
Parcial S/
9.1i
631!
72.4¡
657.80
Parcial SI
17.1!
14.5i
166.0l
197.8[
350.0(
110.0(
460.0(
782.80
Parcial S/
17.H
14.5i
166.01
197.6(
450.0C
135.0(
585.0(
Fecha: 28/01/2015 03:40:50p.m.
510 Página:
Análisis de precios unitarios
Presupuesto
Subpresupuesto
0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN EL TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 + 3301
Partida
Código
0101010003
0101010004
0101010005
0210020003
Partida
Código
0101010005
0271050143
Partida
Código
0101010005
02410500010002
Partida
Código
0101010005
Partida
Código
02401500010007
Partida
Código
0301010044
001 DISEÑO DE MURO DE GAVION PARA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDO DEL RIO MOSNA
02.05.03
Descripción Rerurso
OPERARIO
OFICIAL
PEON
(010105010113-0102053·01)
Mano de Obra
Materiales Geotextil NT- 2000 m ( 200 grhn2 ) (A.4 L 120 area 480)
Suministro e lnstalacion de Geotextil NT -2000 M
Unidad
hh
hh
hh
m2
Costo unitario directo por:
Cantidad
0.0200
0.0400
0.1600
1.0700
und 14.59
PrecioS/. Parcial S/
17.19 0.31
14.57 0.5!
11.86 1.9C
2.6:
11.00 11.71
11.71
02.05.04 (01 0109010212-0102053-01) Forestación para Defensas Naturales (rios, quebradas), Incluye suministro y sembrado
Costo unitario directo por: m2 8.95
Descripción Recurso Unidad Cantidad Precio S/. Parcial S/
Mano de Obra PEON hh 0.0800 11.86 0.9~
0.9!
Materiales ARBUSTO O PLANTON PARA FORESTACION pza 1.0000 8.00 8.0(
8.0(
02.06.01 (01 0717020306.()1 02053-01) SeñaHzacion en Obra durante Ejecuclon
Costo unitario directo por: m 1.07
De~ón Recuso Unidad Canlidad Precio SI. Parcial S/
Mano de Obra PEON hh 0.0400 11.86 0.41
0.41
Materiales CINTA SEÑALIZAD ORA COLOR AMARILLO m 1.0000 0.60 0.6(
0.6(
02.06.02 (01 0101030302-01 02053.01) Limpieza General de Obra
Costo unitario directo por: m2 0.95
DescripciOn Rerurso Unidad Canlidad Precio S/. Parcial S/
Mano de Obra PEON hh 0.0800 11.86 0.9!
0.9~
02.06.03 (010501030117-0102053-01) Kit DE IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD
Costo unitario directo por: glb 7,350.00
Descripción Recurso Unidad Cantidad Precio S/. Parcial SI
Materiales IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD est 1.0000 7,350.00 7,350.0{
7,350.0(
02.06.04 (010501030118-0102053.01) Kit DE HERRAMIENTAS
Costo unitario directo por: und 7,645.50
DescripciónRea.trstl Unidad Cantidad Precio S/. Parcial SI Equipos
HERRAMIENTAS MANUALES est 1.0000 7,645.50 7,645.5(
7,645.5(
Fecha: 28/01/2015 03:40:50p.m.
S10 Página:
Análisis de precios unitarios
Presupuesto
Sub presupuesto
0102053 DISEÑO DE MURO DE GAVIONES PARA LA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDA DEL RIO MOSNA EN El TRAMO KM: 17+00 AL KM 17 + 3301
001 DISEÑO DE MURO DE GAVION PARA PROTECCION DE LA MARGEN IZQUIERDO DEL RIO MOSNA
Partida 02.06.05 (010306040102·0102053·01) FLETE TERRESTRE
Costo unitario directo por: glb 12,000.00
Código Des~ciim Rerurso Unidad Cantidad Precio SI. Parcia! S/
Materiales 0203020004 FLETE TERRESTRE POR VIAJE (IDA Y VUELTA) ~lb 1.0000 12.000.00 12.000.0(
12,000.0(
Fecha : 28/0112015 03:40:50p.m.
09.PLANOS:
09.01. Plano de ubicación.
09 .02. Plano topográfico
09.03. Plano de cuenca de aporte.
09.04. Plano elevaciones
09.05. Plano de sección típica
09 .06. Plano general de instalación de gaviones.
100