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“Año de la consolidación del Mar de Grau”.

INFORME

“ESTUDIOS DE INGENIERÍA BÁSICA: TOPOGRÁFICOS E HIDROLÓGICOS”. ALUMNOS: CACEDA RODRIGUEZ, Elmer Eduardo. CARRASCO MEJÍA, Danny Alessandro. CORDOVA HUAMAYALLI, Emily Milagritos. DOMINGUEZ VASQUEZ, Irma. HUETE HUARCAYA, Dennis Alfonso. SALVADOR ZEVALLOS, Eyner. OLORTEGUI VELASQUEZ, José Yamkarlo.

DOCENTE: Ing. ESPINOZA FLORES, Carlos Antonio.

ASIGNATURA: Puentes y Obras de Arte.

CICLO: VII.

NUEVO CHIMBOTE- PERÚ 2015

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55 DEDICATORIA.

Le dedicamos primeramente nuestro trabajo a Dios fue el creador de todas las cosas, el que nos ha dado fortaleza, paciencia e inteligencia para continuar cuando a punto de caer hemos estado; por ello, con toda la humildad que de nuestro

corazón

puede

emanar.

De igual forma, a nuestros Padres, a quienes les debo toda mi vida, les agradezco el cariño y su comprensión, a ustedes quienes han sabido formarnos con buenos sentimientos, hábitos y valores, lo A nuestra docente, gracias por su tiempo, por su cual apoyonos han ayudado a salir buscando siempre el así como por la sabiduría que nos transmite adelante en el desarrollo del curso, por habernos guiado en clasesmejor y suscamino. apropiadas explicaciones en la misma, durante el desarrollo del curso.

Agradecimiento | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55

En primer lugar a Dios quien nos brindó la fortaleza para seguir adelante; a nuestros padres quienes con su gran dosis de amor y sin pedir nunca nada a cambio, nos permitieron ser mejores personas cada día. A nuestra docente, quien por medio de sus conocimientos, orientaciones, paciencia y motivación, fue importante para seguir adelante en el desarrollo de este trabajo y poder culminarlo satisfactoriamente. Pero sobre todo le agradecemos infinitamente por reconocer nuestra constancia y convicción.

El grupo.

“ESTUDIOS DE INGENIERÍA BÁSICA: TOPOGRÁFICOS E HIDROLÓGICOS” ÍNDICE DEDICATORIA...............................................................................................ii AGRADECIMIENTO.......................................................................................iii ÍNDICE...........................................................................................................iv

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55 INTRODUCCIÓN...........................................................................................vi

I.

OBJETIVOS...................................................................................................07 I.1. I.2.

Objetivo General...........................................................................07 Objetivos Específicos....................................................................07

II. DESARROLLO DEL TEMA CAPÍTULO I: PUENTES..........................................................................08 1.1. Generalidades sobre puentes.............................................................09 1.2. Clasificación........................................................................................09 1.3.1. Según la vía soportada.......................................................09 1.3.2. Según el material que lo constituye....................................10 1.3.3. Según el funcionamiento estructural..................................11 1.3.4. Según el funcionamiento mecánico....................................11 1.3. Elementos componentes de un puente...............................................11

CAPÍTULO II: ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA..........................13 2.1. Estudio Topográfico........................................................................14

2.1.1. Levantamiento para puentes..............................................16 2.1.2. Topografía para puentes.....................................................17 2.1.3. Estudio de impacto ambiental.............................................18 2.2. ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA.............................18 2.2.1. Hidrología............................................................................19 2.2.2. Partes de una cuenca.........................................................20 2.2.3. Delimitación.........................................................................20 2.2.4. Caudales máximos..............................................................20 | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55 2.2.5. Periodo de retorno de una avenida....................................21

2.2.6. Estimación de caudales máximos.......................................22 2.2.7. Tiempo de concentración....................................................22 2.2.8. Procedimientos para realizar un aforo................................22 2.2.9. Características hidrológicas en el puente del Río Santa....23 2.2.10. Caudales medios y máximos del río Santa......................24 2.2.11. Análisis de tormenta..........................................................29 2.2.12. Evaporación – evapotranspiración...................................34 2.2.13. Aforo del río Santa............................................................35 2.2.12. Escurrimiento superficial...................................................39 2.2.13. Balance hídrico en un estudio hidrológico........................41 III. CONCLUSIONES...........................................................................................46 IV.RECOMENDACIONES..................................................................................47 V. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...............................................................48 VI.ANEXOS.........................................................................................................50

INTRODUCCIÓN. La ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas científicas, empíricas y prácticas aplicadas a la invención, el diseño, el desarrollo, la construcción, el mantenimiento y el perfeccionamiento de tecnologías, estructuras, máquinas, herramientas, sistemas, materiales y procesos para la resolución de problemas prácticos. Antes de proceder con el diseño del proyecto de un puente, es indispensable realizar los estudios básicos que permitan tomar conocimiento pleno de la zona, que redunde en la generación de información básica necesaria y suficiente que concluya en el planteamiento de soluciones satisfactorias plasmadas primero en anteproyectos y luego en proyectos definitivos reales, y ejecutables.

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55de las dificultades y bondades que le caracterizan El proyectista deberá informarse adecuadamente

a la zona antes de definir el emplazamiento del puente. Debe igualmente especificar el nivel de los estudios básicos y los datos específicos que deben ser obtenidos. Si bien es cierto que los datos naturales no se obtienen nunca de un modo perfecto, estos deben ser claros y útiles para la elaboración del proyecto. Las especificaciones y metodología a seguir para la realización de los estudios básicos no son tratados en esta obra. Los estudios básicos deben ser realizados de acuerdo a los requerimientos del proyectista, por personal especializado, con experiencia, y según los procedimientos que se establecen en los manuales especializados de ingeniería de puentes, que en general son más exigentes que lo requerido para las edificaciones. A través del presente informe, se busca brindar la información adecuada acerca de los estudios básicos de ingeniería, tanto topográficos como hidrológicos en los puentes, usando de ejemplo el puente del río Santa.

I.

OBJETIVOS.

2.1. OBJETIVO GENERAL:  Nuestro principal objetivo es el de brindar la información acerca de los estudios básicos de ingeniería al construir un puente, ya que de estos estudios dependen varios factores al momento de diseñar el puente.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:  Entender la importancia de los estudios básicos de ingeniería.  Brindar la información adecuada de cómo realizar un estudio topográfico en un puente.  Comprender lo que se debe realizar en un estudio hidrológico y la importancia de la realización de éste.

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica.  Lograr entender con la información55 brindada lo que es un puente de manera que lo podamos explicar fácilmente.  Estimar la disponibilidad neta mensual del recurso hídrico en la cuenca del río Santa a través del Balance Hídrico.

CAPÍTULO I | Puentes y Obras de Arte.

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PUENTES. Un puente es una obra permanente que permite salvar un obstáculo natural o artificial como puede ser una vía fluvial, marítima, un valle, una vía de circulación (autopista, ruta, ferrocarril), etc.

1.1.

GENERALIDADES SOBRE PUENTES.

Los puentes son probablemente de las estructuras más antiguas de las que se tiene noticia. Tienen como finalidad el salvar un obstáculo, tal como un valle, río o carretera, con el fin de comunicar dos puntos, permitiendo el paso de personas, vehículos o trenes. La principal función de un puente, es la de unir dos puntos alejados, con un margen adecuado de seguridad, por medio de una serie de elementos estructurales que pueden ser de diversos materiales, tales como: madera, piedra, ripio, arena o ladrillo, concreto simple, concreto reforzado con armadura de fierro, acero estructural o mixto.

1.2.

CLASIFICACIÓN.

Los podemos clasificar: 1.2.1. Según la vía soportada.  Carretero: Permiten la circulación de vehículos, y salvan distintos obstáculos como ríos, bañados y otras vías de comunicación en ciudades. | Puentes y Obras de Arte.

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 Ferroviario: Permiten la circulación de trenes, como los anteriores salvan obstáculos diversos como ríos, acantilados y depresiones.

 Peatonal: Son utilizados para poder realizar el cruce caminando de avenidas de altas velocidades, rutas rapadas y de gran densidad de tráfico o autopistas.

1.2.2. Según el material que lo constituye.  Madera: son los más antiguos y aun se continúan utilizando. Fueron utilizados por primera vez cuando al hombre prehistórico se le ocurrió derribar un árbol de manera que al caer enlazara las dos riberas de una corriente, continuando su uso en tiempos de Julio Cesar, en la época napoleónica hasta que a finales del siglo XVIII cuando se pudo colar el hierro y comenzar a utilizarlo como material estructural de estas obras. El puente con el vano más extenso (119m) de madera fue construido en 1758 por un carpintero alemán, Urlic Gruberman, en la localidad de Baden, fueron destruidos por los ejércitos de napoleónicos en 1799.  Mampostería (Piedra): fueron muy desarrollados en épocas de los romanos, donde primeramente eran construidos de madera, mas o menos permanentes y luego con la construcción de sus calzadas los reconstruyeron en bloques de piedra. Se construyeron hasta 1905 aproximadamente posteriormente eran más costosos de construir que los de madera o metal y su construcción se dejo de lado. Han salvado vanos con el sistema de arco de hasta 90m (en la localidad de Plauen, Sajonia)

 Metálicos: surgieron a partir de 1820 donde se comienzan a incorporar en Estados Unidos elementos metálicos combinados con las armaduras de madera hasta ese entonces utilizadas. Luego con las bondades que ofrecía el metal para la construcción de puentes se deja de lado la madera, pero no definitivamente, aun es utilizada según sea esta fácil de obtener. Uno de los mayores del mundo es el puente Kill van Kull, en Nueva York, arco metálico (503m) aunque es posible construirlos de mayores dimensiones existen materiales más económicos.  Hormigón Armado: comenzaron a construirse hacia 1930, uno de los más grandes del mundo es el puente de Sando en Suecia, con estructura de arco se construyó en 1943 y tiene un tramo de 264m.

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55  Hormigón Pretensado: uno de los más importantes exponentes es el puente José León de Carranza prolongación de la autopista Sevilla - Cadiz con 1400m de longitud y tramo central levadizo.

1.2.3. Según el funcionamiento estructural.  Puente viga: Se construyeron de madera, hierro, acero, hormigón armado y hormigón pretensado. Suelen utilizarse para puentes en autopistas, ferroviarios.  Puente Colgante: Los puentes colgantes permiten salvar grandes luces, trabajan con obenques de acero o aleaciones especiales, generalmente de estructural de acero o mixta, Uno de los máximos exponentes es el Golden Gate en San Francisco (EE.UU.) con 1280m de luz.  Puente Arco: Los puentes arco fueron utilizados desde épocas antiguas, bajo el concepto de “efecto arco”, son muy apropiados para salvar luces, Se han construidos desde la antigüedad el primero del que se tienen noticias estuvo en el río Tiber (Roma) 178ªa. C. 1.2.4. Según el funcionamiento mecánico.  Puente levadizo: Permiten el paso de buques de grandes dimensiones, sin necesidad de construir estructuras elevadas en altura.  Puente giratorio: Es otra opción a tener en cuenta en los proyectos, aunque requieren mantenimiento en forma permanente y siempre existe la posibilidad de que fallen.  Puente basculante: Permiten el paso de buques de medianas dimensiones, no son muy utilizados en la actualidad por los costos de mantenimiento elevados. 1.3.

ELEMENTOS COMPONENTES DE UN PUENTE.

 Superestructura: (Vigas Longitudinales, transversales, Losa de tablero, Obenques, Tensores, Carpeta de rodamiento, etc.) Resiste las cargas del tránsito y peso propio: acciones de desgaste debidas al clima y otros factores.  Elementos secundarios: (Veredas, barandas, Artefactos de iluminación, Desagües, etc.).

 Infraestructura de Apoyos: (Estribos y Pilares, etc.) Concentran las cargas de la Superestructura en un elemento único que las transmite a las fundaciones. | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55  Fundaciones: (cabezales y pilotes, etc.) Transmiten las cargas al suelo.

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CAPÍTULO II

ESTUDIOS DE INGENIERÍA BÁSICA. Los trabajos preliminares, son todos aquellos estudios, exploraciones, faenas o trabajos de reconocimiento de terreno que deben realizarse para obtener todos los datos o antecedentes necesarios, ya sea para confeccionar el proyecto y los diseños de la obra como para el estudio del programa de trabajo. | Puentes y Obras de Arte.

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Los estudios preliminares son todos aquellos que sirven para obtener los datos necesarios para la elaboración de los anteproyectos y proyecto de un puente. Los estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra son:    

Estudios topográficos. Estudios Hidrológicos e Hidráulicos. Estudios Geológicos. Estudios Geotécnicos.

Antecedentes del proyecto: Son todas esas indagaciones previas que sustentan el estudio de en este caso para la solicitación de la construcción de un puente los antecedentes se deben presentar con las investigaciones respectivas tales como: sociológicas, del terreno, la comunidad que lo solicita, la utilidad que tendrá, para quienes, etc. 2.1.

ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS.

El estudio topográfico se encarga de representar gráficamente el polígono y características superficiales de tu terreno. Indica la ubicación geográfica en base a coordenadas UTM, la altura sobre el nivel del mar y las medidas de cada lado de la forma del terreno. También se conoce el desnivel, o sea la inclinación exacta y lo accidentado de la superficie de tu predio, ya sea regular o irregular. Este estudio es necesario para adecuar tu Proyecto Arquitectónico de acuerdo a la superficie de tu terreno. Al rendir un informe sobre los estudios topográficos llevados a cabo para la construcción de un puente, además de dar el nombre del río o barranca, camino correspondiente, tramos del camino en el cual se encuentra, etc., estos estudios tendrán como objetivos:

a) Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos correspondientes. b) Proporcionar la definición precisa de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales. c) Establecer puntos de referencia para el replanteo durante la construcción. d) Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, así como la ecología y sus efectos en el medio ambiente. Los estudios topográficos deberán comprender como mínimo lo siguiente:

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica.  Levantamiento topográfico general de55 la zona del proyecto, documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1m y comprendiendo por lo menos 100 m a cada lado del puente en dirección longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en dirección transversal (la del río u otro obstáculo a ser transpuesto).  Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y sus accesos, con planos a escala entre 1/100 y 1/250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con secciones verticales tanto en dirección longitudinal como en dirección transversal.  Los planos deberán indicar los accesos del puente, así como autopistas, caminos, vías férreas y otras posibles referencias. Deberán indicarse igualmente con claridad la vegetación existente.  En el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo. Será necesario indicar en planos la dirección del curso del agua y los límites aproximados de la zona inundable en las condiciones de aguas máximas y mínimas, así como los observados en eventos de carácter excepcional. Cuando las circunstancias lo ameriten, deberán indicarse los meandros del río.

2.1.1. Levantamiento para puentes. Son necesarios además del reconocimiento cuatro tipos de trabajos topográficos que pueden combinarse entre sí y que son los siguientes levantamientos preliminar, levantamiento par el proyecto trabajos para el control de la situación del puente y replanteo. Tipos de trabajos para levantamientos:  Levantamiento preliminar: Consiste en un levantamiento topográfico en el lugar donde se va a realizar la estructura y puede ser necesario según la magnitud de la obra de unas pocas secciones transversales en los extremos o en el caso de un puente de gran magnitud requerir levantamiento aéreo, debe estar representada la carretera precisamente y es necesario un levantamiento hidrográfico completo que incluye el estudio del área de escurrimiento que alimenta a la fuente de agua de los efectos del régimen de corriente y de las mareas o avenidas.  Levantamiento para el proyecto: Una vez ubicada la estructura es imprescindible reunir los datos topográficos exactos para utilizar los detalles del proyecto, o sea en el caso que no se ocupa la ubicación exacta de los estribos y pilas de puente, en caso de ser de varias luces con la selección tomando en cuenta el factor económico en general los trabajos para este tipo de proyectos tiene que ser exacto y cuidadosamente comprobados.  Levantamiento para el control de situación: A partir de los dos anteriores, el levantamiento para control de ubicación definitiva del puente corresponde a una delas partes más importantes del trabajo que se realizan de una parte más importantes del trabajo que se | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. realizan de una manera independientes y 55 con especial cuidado, por ejemplo casos de puente colgante se hace la selección de este tipo de puentes con el levantamiento preliminar y las posiciones exactas de dos estribos y torres de anclaje. Estas torres han de ser ubicadas exactamente de manera que el tablero encaje una vez levantado para lo cual será necesario una triangulación levantada y calculada con la mayor precisión de tal manera que los datos obtenidos puedan determinar las medidas para el replanteo.  Replanteo: Una vez concluidos los cálculos de situación se procede a señalar los puntos principales o básicos y desde ellos se localizan los puntos para el proceso constructivo. El trabajo a veces requiere de las plataformas auxiliares y tratándose de estructuras para alimentarse bajo el agua se tiene que seguir seguimientos muy exactos de localización y control.  Trabajo complementario: Es necesario establecer de inmediato el sistema de control tanto horizontal y vertical con una poligonal o tringulación enlazada a la poligonal principal y una línea de nivelación mediante nivelación recíproca que asegura la exactitud del paso de una rivera a otra y como los puntos de referencia o básicos se han usado muchas veces. Dichos punto como son, vértices o estaciones deben ser establecidos de una manera permanente mediante señales de hormigón. 2.1.2. Topografía en puentes. a) Planimetría del área en estudio: Considérese que deberá tomarse en cuenta si existen vías vehiculares a interconectar, además de los árboles y elementos que permitan definir bien el cauce: pie de cauce, corona de cauce y área de protección proyectada. Ubicación de viviendas u otra infraestructura. b) Altimetría (niveles) del área de trabajo: esta nivelación deberá tomar en cuenta el sacar secciones del cauces, cuando menos 50 metros aguas arriba y 50 metros aguas abajo del eje proyectado del puente. Las secciones deberán tomar en cuenta una línea proyectada perpendicular desde el eje del cauce (rio o cauce efímero) cuando menos de 10 puntos incluyendo eje de cauce, pie de cauce, puntos intermedios entre pie y corona (dependerá del ancho de talud) y puntos posteriores de la corona, que se yo unos 10 o 20 metros (aquí lo importante es darle una buena idea al diseñador del entorno para que pueda planificar obras de protección o encauzamiento). Se recomienda levantar secciones de cauces cada 5 o 10 metros para mayor precisión de la información. c) Detalles: Considerar obras de infraestructura existentes, como muros, gaviones, viviendas ilegales, incluyendo niveles de pie y corona (base y altura), así como espesores de dicha infraestructura. Indicar diámetro o perímetro de árboles levantados (evaluación ambiental) y anchos de vías existentes, incluyendo cordones, arriates y aceras. Si se levantan secciones de caminos existentes, indicar rumbos y distancias, así como puntos de amarre para replanteos posteriores.

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2.1.3. Estudio de impacto ambiental. Para incrementar los beneficios del estudio topográfico se recomienda realizar los servicios de: Estudio de Impacto Ambiental. El estudio de impacto ambiental es un análisis técnico que describe y evalúa el comportamiento del medio ambiente de un área específica a vías de modificar, su función es la de prever, reducir y compensar las consecuencias que se pudieran contraer en caso de alterar la zona donde se realizará una edificación. En caso de llegar a edificar en un determinado ecosistema (terreno), se deben identificar los fenómenos naturales y especies que pudieran ser afectados. El objetivo de este estudio consiste en conocer y respetar al máximo el medio ambiente inmediato, de modo que la construcción afecte lo menos posible los ciclos naturales, buscando su compensación y adaptación de manera responsable y consiente. Para realizar este estudio intervienen diferentes profesionales para su realización y aprobación principalmente: abogados, ingenieros, biólogos y arquitectos.

2.2.

ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA.

Este estudio debe contener por lo menos la media anual de las precipitaciones, las crecidas máximas y mínimas, la velocidad máxima de la corriente, el caudal, las variaciones climatéricas y materiales de arrastre (palizada, témpanos de hielo, y otros). En los planos de puentes sobre ríos, se deben registrar siempre los niveles de agua, cuya notación presentamos a continuación: M.A.M.E. = Nivel de aguas máximas extraordinarias. N.A.M. = Nivel de aguas máximas N.A.O. = Nivel de aguas ordinarias N.A.m. = Nivel de aguas mínimas Los objetivos de estos estudios son establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la estructura. Los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentes deben permitir establecer lo siguiente:  Ubicación optima del cruce. | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55del cruce.  Caudal máximo de diseño hasta la ubicación

 Comportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprende el cruce.  Área de flujo a ser confinada por el puente.  Nivel máximo de aguas (NMA) en la ubicación del puente.  Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente.  Profundidades de socavación general, por contracción y local.  Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación según su tipo.  Obras de protección necesarias.  Previsiones para la construcción del puente. El programa de este tipo de estudios debe considerar la recolección de información, los trabajos de campo y los trabajos de gabinete, cuya cantidad y alcance será determinado con base a la envergadura del proyecto, en términos de su longitud y riesgo considerado Los estudios hidrológicos e hidráulicos deben comprender lo siguiente: Evaluación de estudios similares realizados en la zona de ubicación del puente; en el caso de un reemplazo de un puente colapsado es conveniente utilizar los parámetros de diseño anteriores.

2.2.1. Hidrología. En el análisis Hidrológico debe tenerse muy presente las limitaciones y condiciones de desarrollo de las metodologías que se utiliza. Este es un aspecto de gran importancia, ya que en nuestro medio es común la utilización de formulaciones desarrolladas en otros países con condiciones hidrológicas y topográficas diferentes al nuestro; sin embargo, son las herramientas disponibles ya que no existe la instrumentación adecuada para obtener datos confiables de la relación lluvia escorrentía en la cuenca de estudio.

El estudio hidrológico contempla el cálculo de parámetros morfométricos, tiempos de concentración, duración e intensidad de la lluvia y cálculo de caudales a partir de diferentes metodologías.

2.2.2. Partes de una cuenca. Una cuenca tiene tres partes:

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55  Cuenca alta: que corresponde a la zona donde nace el río, el cual se desplaza por una gran pendiente.

 Cuenca media: la parte de la cuenca en la cual hay un equilibrio entre el material sólido que llega traído por la corriente y el material que sale. Visiblemente no hay erosión.  Cuenca baja: la parte de la cuenca en la cual el material extraído de la parte alta se deposita en lo que se llama cono de deyección.

2.2.3. Delimitación. La delimitación de una cuenca, se hace sobre un plano o mapa a curvas de nivel siguiendo las líneas del divortium acuarum (parteaguas), la cual es una línea imaginaria, que divide a las cuencas adyacentes y distribuye el escurrimiento originado por la precipitación, que en cada sistema de corriente, fluye hacia el punto de salida de la cuenca. El parteaguas está formado por los puntos de mayor nivel topográfico y cruza las corrientes en los puntos de salida, llamado estación de aforo.

2.2.4. Caudales máximos. Se determina los caudales máximos para diseñar la luz en puentes. Se debe calcular o estimar el caudal de diseño, que para esos casos, son los caudales máximos La magnitud del caudal de diseño, es función directa del periodo de retorno que se le asigne, el que a su vez depende de la importancia de la obra y de la vida útil de esta.

2.2.5. Periodo de retorno de una avenida. Para el casi de un caudal de diseño, periodo de retorno se define, como el intervalo de tiempo dentro del cual un evento de magnitud Q, puede ser igualado o excedido por lo menos una vez en promedio Si un evento igual o mayor a Q, ocurre una vez en T años, su probabilidad de ocurrencia P, es igual a 1 en T casos. Dónde: P= probabilidad de ocurrencia de un caudal Q T= periodo de retorno La definición anterior permite el siguiente desglose de relaciones de probabilidades: | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55año.  La probabilidad de que Q ocurra en cualquier

 La probabilidad de que Q no ocurra en cualquier año, es decir la probabilidad de ocurrencia de un caudal menos que Q  Si se supone que la no ocurrencia de un evento en un año cualquiera, es independiente de la no ocurrencia del mismo, en los años anteriores y posteriores.  La probabilidad de que el evento, ocurra al menos una vez en n años sucesivos, es conocida como riesgo o falla R, y se representa por: • La probabilidad de que el evento, ocurra al menos una vez en n años sucesivos, es conocida como riesgo o falla R, y se representa por: Con el parámetro riesgo es posible determinar cuáles son las implicaciones, de seleccionar un periodo de retorno dado de una obra, que tiene una vida útil de n años. Para el cálculo del caudal máximo existen los siguientes métodos: • Método directo. • Métodos empíricos. • Método del número de curva. Métodos estadísticos. • Métodos hidrológicos.

2.2.6. Estimación de caudales máximos utilizando Modelos lluvia escorrentía. Los modelos lluvia escorrentía con base en hidrógrafas sintéticas permiten hallar los caudales máximos para diferentes periodos de retorno utilizando los parámetros geomorfológicos de cada subcuenca en área de estudio. Las hidrógrafas unitarias sintéticas permiten construir un hidrograma de escorrentía superficial para una lluvia de duración y profundidad unitaria para una cuenca sin registros de caudal. Las componentes principales que definen cada hidrógrafa son: el tiempo de rezago, el tiempo de concentración, el tiempo base y el tiempo al pico, dichas componentes son estimadas en función de parámetros morfométricos de la cuenca tales como el área, la pendiente promedia, cota máxima, cota mínima, distancia al centroide, etc. Variando la forma de cálculo entre diferentes metodologías.

2.2.7. Tiempo de concentración. El tiempo de concentración se puede definir como el tiempo que tarda una gota de agua en llegar de la parte más alejada de la cuenca al sitio de salida de la cuenca. Para la aplicación de los métodos de hidrogramas sintéticos el tiempo de concentración es el parámetro que define la duración de la lluvia de diseño. Es clara la dependencia de este parámetro con las variables morfométricas, tales como el área, la pendiente de la cuenca, longitud del cauce principal, entre otras. La duración de la lluvia se | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55 puesto que es, para esta duración, cuando la hace igual al tiempo de concentración de la cuenca, totalidad de la cuenca está aportando al proceso de escorrentía, por esto, es de esperarse que se presenten los caudales máximos. Para hallar el tiempo de concentración a partir de los parámetros morfométricos se pueden utilizar una serie de fórmulas empíricas.

2.2.8. Procedimiento para realizar un aforo. Un aforo se define como el conjunto de actividades hidrométricas cuyo objetivo es determinar el caudal de una corriente de agua. Las principales actividades que se realizan durante esta práctica son: el levantamiento del perfil transversal de la sección de aforo y las mediciones de profundidades y velocidades del flujo en distintos puntos se dicha sección. A continuación se mencionan las técnicas utilizadas para determinar el caudal en corrientes naturales:

 Aforo volumétrico.  Aforo con vertederos y canaletas.  Aforo con tubo de Pitot.  Aforo con trazadores.  Aforo con flotadores.  Aforo con molinete o correntómetro. Una vez seleccionada la sección de aforo, se debe hacer un levantamiento altimétrico de la sección transversal del cauce, partiendo de un punto de referencia situados en una orilla, y hasta llegar a la orilla opuesta. Este levantamiento se hará con equipo de topografía o en su defecto con cintas métricas y miras.

2.2.9. Características hidrológicas en el puente del Río Santa.  Precipitación hídrica. La precipitación total multianual presenta valores desde 5 mm anuales (en la costa, al oeste y parte baja de la cuenca), hasta 1400 mm anuales (al norte y parte alta de la cuenca). La precipitación aumenta de oeste a este, y son más intensas en la zona fronteriza del norte y por encima de los 3500 msnm. El escurrimiento superficial del río Santa se origina de las precipitaciones que ocurren en su cuenca alta, además, como se ha mencionado, también de los deshielos de los nevados de la Cordillera

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55considerable descarga aún en época de estiaje, lo Blanca, cuyos aportes contribuyen a mantener una cual hace del río Santa uno de los ríos más regulares de la Costa del Perú. Unidad Hidrográfica Cuenca Santa

Mínimo (mm) 61.482

Máximo (mm) 1168.67

Rango (mm) 1107.19

Promedio (mm) 652.622

El sistema hidrográfico del río Santa está conformado por 19 tributarios más importantes de las cuales 17 provienen de la margen derecha y 02 de la margen izquierda.

 Precipitación pluvial. Según la distribución espacial de la precipitación, la cuenca puede ser dividida en dos sectores: la cuenca "seca" comprendida desde el nivel del mar a la costa 1,800 msnm. En donde la precipitación pluvial anual es menor de 250mm y que no aporta caudal de escorrentía. El otro sector corresponde a la denominada "cuenca húmeda", comprendida entre los 1,800 y 4,200 msnm, cuyo promedio de precipitación anual oscila entre 250mm y 1,200 mm, respectivamente. En cuanto a la variación en el tiempo dentro del ciclo hidrológico, debe indicarse que existe una marcada variación pluvial intermensual, presentándose las mayores precipitaciones (80%) durante el período comprendido entre los meses de diciembre y marzo.

 Temperatura y clima. El clima en la cuenca es diverso, existiendo para el control de los parámetros climáticos, 18 estaciones meteorológicas. Las temperaturas son variadas desde -3ºC hasta 30ºC. Los meses más fríos son de mayo a agosto, durante los cuales se presentan las heladas. La humedad relativa media anual varía entre 56 y 81%. El sector comprendido entre los 2800 y 3700msnm, se ha estimado un valor promedio de 10º C. Finalmente, en el área de cuenca comprendida entre los 3700 y los 4200 msnm la temperatura promedio anual se ha estimado en 6º C.

 Evaporación. Como patrón de comportamiento dentro de la cuenca del río Santa se puede indicar que la evaporación es mayor a medida que se avanza en nivel.

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2.2.10.

55 Caudales medios y máximos del río Santa.

Recopilamos la siguiente información de la estación Condorcerro, con el apoyo de la Junta de usuarios de Santa.

AÑ O 197 8 197 9 198 0 198 1 198 2 198 3 198 4 198 5 198 6 198 7 198 8 198 9 199 0 199 1 199 2 199 3 199 4 199 5 199 6 199 7 199 8

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

122.1 0 125.8 3 128.7 7 159.3 8 175.7 8 341.4 0 137.3 9 142.4 6 174.2 8 301.5 9 254.4 2 203.2 4 133.2 4 120.5 0

223.2 5 248.5 1 142.2 9 477.1 2 350.2 3 202.6 1 711.0 5 158.5 1 165.6 1 292.7 1 314.4 0 339.4 2 131.2 6 143.8 4

140.7 5 231.2 7 129.9 8 177.7 2 192.7 8 330.8 3 346.4 5 174.4 8 269.2 3 159.0 7 243.2 5 312.6 9

113.9 1 102.0 7

76.18 324.3 7 471.8 0 151.9 1 309.7 4 192.1 6 522.2 5

88.70 134.7 5 108.7 7 616.4 3 262.4 7 230.1 0 313.3 1

52.03

92.15 105.0 6 369.1 0 141.8 9 220.0 0 103.6 1 390.3 9

173.9 2 505.3 4 129.4 8 394.0 2 190.0 4 386.1 3 599.9 6 172.4 5 198.1 5 215.4 1 191.0 3 345.2 3 116.6 0 353.9 7 131.1 8 740.3 4 391.2 1 227.9 5 357.3 7 135.5 9 617.2 6

64.1 4 63.1 2 64.7 3 66.8 6 65.4 6 89.4 7 93.5 0 46.6 5 54.5 9 55.1 7 62.1 6 61.2 9 47.9 6 49.2 2 38.5 0 62.0 0 44.9 2 46.7 1 54.4 7 39.4 0 70.0 5

53.1 9 51.5 9 50.6 8 54.7 3 48.8 7 63.7 7 58.6 3 35.2 6 40.7 7 46.3 0 46.1 3 39.8 8 38.8 1 38.8 0 30.5 0 43.8 1 48.0 3 38.6 6 42.6 6 37.5 5 52.3 4

42.7 9 50.6 2 54.0 8 47.5 9 43.0 4 53.3 6 45.0 4 34.4 0 38.2 2 41.3 7 41.3 9 33.7 8 38.3 6 38.5 6 29.6 9 38.8 1 40.6 3 41.1 2 41.8 3 37.5 8 50.4 4

65.8 8 61.7 4 72.3 9 44.4 2 48.6 9 53.9 6 45.1 4 52.2 2 39.7 4 48.8 8 48.4 8 37.4 5 37.7 7 39.3 4 29.2 5 57.6 5 45.4 7 42.9 8 41.2 1 48.5 2 50.2 1

72.22 86.75 97.74 153.5 0 171.3 5 83.50 105.8 6 113.7 1 124.0 2 106.0 1

89.98 59.13 170.2 7 50.03 77.82 103.2 2

73.21 57.95 342.1 142.2 5 0

Oct 66.75 73.89 108.7 3 89.58 107.1 3 70.46 106.6 8

Nov

Dic

100.1 118.4 5 4 100.8 113.3 3 2 138.9 238.5 2 6 171.0 195.0 1 3 181.8 257.0 3 7 176.8 94.29 8 144.0 78.79 1

Prom . 107.1 1 144.0 1 110.9 0 163.6 9 146.5 5 168.0 6 211.5 0

53.21 62.73 89.84 92.14 131.6 113.1 57.01 82.96 2 7 114.2 173.5 135.3 62.40 6 8 7 130.0 61.81 85.66 87.80 4 100.5 144.7 3 90.54 67.34 8 143.3 114.3 84.72 7 0 85.59 100.8 54.20 61.61 85.25 3 48.15 47.57 60.06 62.59 202.9 275.8 227.8 96.20 1 5 1 103.1 161.8 44.60 70.61 5 3 114.4 104.6 47.32 94.79 0 4 140.8 63.55 73.23 69.69 6 112.2 279.1 52.47 8 3 97.45 106.3 210.3 97.77 2 83.30 9

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 199 9 200 0 200 1 200 2 200 3 200 4 200 5 200 6 200 7 200 8

163.1 5 110.1 3 367.9 1 154.3 5 165.0 7 104.5 3 148.3 8 129.5 5 218.3 4 220.8 8

508.9 2 332.2 5 307.2 8 202.8 1 221.1 9 167.1 7 162.3 9 221.9 2 196.7 9 242.7 9

315.5 1 333.3 8 500.8 9 383.8 0 258.1 6 137.9 6 294.1 9 392.9 0 320.9 6 272.0 6

PROMEDI O

184.6 7

D.S C.VARIAC.

MAXIMO

85.74 0.46 126.8 0 390.3 9 711.05

MINIMO

92.15

Q75%

274.6 0 141.2 8 0.51 179.2 4

76.18

209.6 9 231.6 4 227.1 1 283.6 2 190.2 9 123.9 1 179.1 5 374.6 0 330.6 1 240.7 2

315.5 6 156.6 0 0.50 209.8 5 740.3 4 116.6 0

Mar

77.96 95.01 85.06 66.44 78.22 98.70 117.0 2 97.73

63.0 55 44.9 2 8 63.3 43.8 1 3 56.6 47.8 3 4 55.4 50.9 9 7 56.3 46.9 4 2 44.8 36.4 1 3 54.3 48.3 4 0 63.9 47.1 1 3 59.6 46.0 8 0 62.6 44.0 4 7

234.5 1 108.0 0 0.46 161.6 1 616.4 3

100.4 6

73.21

50.03

32.08 0.32 78.81 171.3 5

May

58.7 3 12.0 3 0.21 50.6 1 93.5 0 38.5 0

AÑ O

Ene

Feb

1978

327.04

540.08

465.84

364.81 305.10 166.24

1979

337.03

601.19 1353.49

599.45 273.40 163.61

1980

344.89

344.22

346.79

336.91 193.43 167.78

1981

426.88 1154.26 1055.35

460.65 232.35 173.31

1982 1983

470.80 914.41

499.68 261.77 169.68 857.52 411.14 231.92

847.26 509.01 490.15 1034.21

Abr

118.9 9 145.9 7

Jun

43.5 7 43.8 4 44.4 7 41.1 6 44.2 5 34.9 0 45.8 7 43.0 1 43.3 8 39.8 8

55.9 0 45.5 2 49.7 6 41.9 2 42.5 2 33.8 5 47.2 8 44.3 6 39.4 0

60.17 66.31 53.10 61.25 172.9 57.37 6 166.6 73.75 0 63.10 60.81 149.1 81.86 5 62.57 65.51 57.88 88.25 107.7 64.00 8

45.7 2

42.1 6 47.06

7.09 0.16 40.9 4 63.7 7 30.5 0

5.48 9.22 0.13 0.20 38.4 6 40.84 54.0 8 72.39 29.6 9 29.25

Jul 142.4 5 138.1 7 135.7 4 146.5 9 130.9 0 170.7

Ago 114.61 135.57 144.85

Sep

148.4 149.8 5 9 129.8 93.73 3 180.7 174.2 3 4 185.1 144.5 1 5 135.4 114.0 2 9 167.6 5 95.72 115.8 108.5 2 0 178.8 145.0 9 9 136.1 90.22 8

70.70

105.1 1

142.4 9 135.25

19.49 0.28

42.08 0.40

57.54 108.7 3

76.70 202.9 1

61.54 38.36 0.43 0.28 100.9 5 96.86 279.1 3 227.81

44.60

47.57

60.06

Oct

Nov

170.7 7 178.78 259.59 160.0 2 197.90 261.35 187.6 2 291.22 360.09

127.47 115.14 239.94 443.27 126.1 115.28 9 286.92 471.31 142.92 139.8 188.73 244.41

Dic 317.2 3 303.5 1 638.9 6 522.3 6 688.5 2 473.7

62.59

TOTAL 3352.55 4524.67 3492.49 5097.55 4577.33 5299.82

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55

9 7 157.0 3 120.64 116.99 135.3 94.43 92.14 5 109.2 103.0 0 102.37 1 124.0 126.6 1 110.79 9 123.5 125.6 6 110.86 5 106.8 0 90.48 97.07 103.9 4 102.73 97.91 103.9 101.9 1 103.27 6

1984

367.97

1720.1 6 1606.93

1985

381.56

383.46

461.90

452.26 223.64 120.92

1986

466.78

400.63

530.73

697.85 283.52 141.49

1987

807.77

708.13

576.95

412.30 304.55 143.01

1988

681.43

760.59

511.65

630.50 332.17 161.12

1989

544.36

821.13

924.65

810.49 283.95 158.87

1990

356.87

317.55

312.29

229.92 139.34 124.32

1991

322.76

347.97

948.08

349.27 241.00 127.59

1992

246.81

184.29

351.34

1993

281.39

784.72 1982.91

1994

988.60 1141.37 1047.81

1995

380.03

367.49

610.54

1996

589.25

749.31

957.19

1997

277.50

1998

1045.61

1999

436.97

464.86 363.15 1263.4 3 1653.26 1231.1 7 845.05

281.92 158.37 99.78 81.70 79.51 75.81 128.95 1597.7 149.4 7 456.05 160.71 117.33 103.94 2 257.65 128.6 680.32 134.00 116.44 4 108.82 117.85 119.46 103.5 596.43 208.44 121.06 4 110.15 111.41 126.74 106.8 812.09 276.47 141.19 114.25 112.03 2 170.22 100.5 125.7 189.77 155.21 102.11 8 100.65 7 140.54 140.2 130.1 886.85 380.88 181.56 0 135.11 5 261.87 120.4 144.9 543.51 318.70 163.34 7 116.71 0 161.15

2000

294.98

803.79

2001

985.41

743.37 1341.57

2002

413.40

490.64 1027.96

2003

442.12

535.09

691.45

600.41 390.97 164.09 117.40 128.1 588.68 208.81 146.78 3 136.5 735.15 254.47 143.84 1 125.6 493.23 227.82 146.04 8

2004

279.99

404.41

369.52

321.17 177.96 116.15

2005

397.41

392.86

787.95

464.36 209.50 140.84

2006

346.99

536.87 1052.35

970.95 264.36 165.67

2007

584.81

476.06

859.65

856.93 313.44 154.70

Prom .

496.76

688.92

843.43

589.89 270.09 151.68

892.91

897.99 458.93 242.34

285.72 204.22 142.53 162.58 152.68 215.03 167.12 296.16 165.56 222.03 269.25 234.68 226.90 371.62 145.16 159.69

117.43 117.99 142.22 128.9 119.11 7 153.67 108.6 110.23 5 197.52 118.52 110.20 169.02

97.57 93.48 87.75 219.26 129.3 122.5 5 122.85 5 167.60 126.2 2 115.19 114.99 155.04 123.2 102.1 1 116.19 3 171.42 122.2 112.58 0

123.31 525.93 183.01 245.69 189.80 291.02

7 385.7 2 240.6 4 352.5 3 464.9 1 235.1 5 180.3 5 306.1 4 228.3 4 160.8 8 738.8 4 276.2 9 306.4 2 186.6 6 747.6 3

275.59 223.11 397.6 171.88 0 251.0 158.75 4 484.0 448.31 6 495.8 431.82 0 362.7 157.61 1 449.0 386.61 4 310.2 169.81 1 479.1 228.74 4 241.6 279.37 5

122.9 192.10 277.61 6

6564.65 2891.41 3555.84 4242.40 4060.27 4522.08 2689.53 3178.98 1972.68 7156.67 5042.61 3287.93 4405.28 3058.80 6577.61 4651.45 4051.99 5476.87 4545.98 3579.50 3002.89 3415.29 4556.51 4279.57

385.8 4254.07 6

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55

AÑO

Ene

Feb

1978

122.1 0 223.25

1982 1983

341.4 0 202.61

Mar

Abr

May

Jun

Jul

65.4 6 89.4 7

48.8 7 43.04 63.7 7

1987 1988 1991 1992

92.15

1993

76.18 324.37

192.78 97.74 386.1 3 330.83 153.50

1995 1997 1998

390.3 9 522.25

2003

PROMEDI O

39.7 4 48.8 8

353.9 7 134.75 89.98 131.1 8 108.77 59.13 740.3 4 616.43 170.27

49.2 2 38.5 0 62.0 0 44.9 2

38.8 0 38.56 30.5 0 43.8 1 38.81 48.0 3 40.63

39.3 4

Nov

57.95

39.4 0

37.5 5 37.58

48.5 2

95.01

55.4 9

50.9 7 41.16

41.9 2

57.01

82.96

62.40 114.26

Dic

Prom.

173.09 257.0 7 115.84 223.96 131.6 2 69.91 173.5 8 135.37 284.41

54.20

61.61

85.25

256.71 70.61

103.1 5

52.47 112.28

279.1 3

44.60

92.15

76.18

82.01 468.01

73.75 166.60 185.11

258.1 6

MINIMO

56.77 173.91

73.21 617.2 6 342.15

MAXIMO

94.57 76.63

57.6 5 45.4 7

227.9 5

258.7 6 126.7 7 0.49 173.1 9 522.2 5

Q75%

107.1 3 181.83

38.22 46.3 0 41.37

226.1 3 111.0 7 0.49 151.1 5 390.3 9

D.S C.VARIAC.

48.6 9

55.1 7

2002 165.0 7 221.19

Oct

215.4 1 159.07 113.71

1994 141.8 9 151.91

Sep

173.9 2

1986 301.5 9 292.71 254.4 2 314.40

Ago

88.75 214.80

344.9 2 207.7 3 0.60 204.7 1 740.3 4 131.1 8

244.7 5 179.3 2 0.73 123.7 0 616.4 3

104.6 6

73.21

57.95

40.33 0.39 77.44 170.2 7

55.5 2 15.7 9 0.28 44.8 6 89.4 7 38.5 0

45.4 0

39.9 2

46.2 7

9.47 0.21 39.0 1 63.7 7 30.5 0

1.90 0.05 38.6 4 43.0 4 37.5 8

6.06 0.13 42.1 8 57.6 5 39.3 4

64.51

112.8 8

173.5 6

20.86 0.32

46.46 0.41

50.43 107.1 3

81.51 181.8 3

73.90 0.43 123.6 8 279.1 3

44.60

61.61

85.25

167.6 5 110.2 0 0.66 95.87 468.0 1 56.77

| Puentes y Obras de Arte.

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AÑO 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Prom .

Ene 228.0 2 171.2 3 137.7 1 284.7 9 600.0 0 253.7 1 375.0 4 177.0 0 610.0 0 347.0 0 276.7 7 764.8 0 239.5 9 235.0 2 147.9 4 240.8 5 253.5 2

318.0 9

Feb

Mar

180.21

163.63

218.96

840.42

129.01 854.17

204.63 1250.0 0

680.35

684.00

352.33

338.07

730.22

544.86

342.32

237.00

667.00 1032.0 0

935.00

637.00

586.20

461.53

695.80

250.52

507.50

330.61

470.06

237.61

257.11

282.12

384.66

357.48

540.34

461.6 2

Abr 116.0 4 209.6 8 155.4 3 850.9 6 572.1 2 366.4 0 521.7 5 105.2 8 502.4 0 286.3 3 290.5 7 421.2 0 458.8 1 247.3 3 180.2 5 325.2 1 826.6 7

608.67

544.2 2

350.6 1

May

Jun

Jul

Ago

73.54 158.2 0

63.43

89.29

41.0 3 44.1 9 37.6 2 50.7 5 53.0 2 44.6 8 50.7 7 44.7 5 59.3 3 62.6 7 55.4 0 55.2 7 69.9 3 50.2 1 42.2 7 54.0 4 51.7 0

42.7 3 43.4 3 35.7 5 45.2 2 48.3 2 45.4 9 48.6 0 44.0 0 61.0 0 50.3 9 56.6 0 54.0 0 47.3 0 51.3 3 40.9 1 50.2 1 48.8 1

93.14 350.0 0 112.0 0 118.0 6 154.3 8 102.0 0 225.6 7 211.0 0 196.9 7 123.9 3 153.2 6 116.7 9

59.56 105.2 3

85.07 126.7 1 149.6 6

56.13

150.0 4

68.4 9

51.0 0

56.62

73.28 54.69 72.72 42.00 84.33 68.67 89.73 71.67 68.83 69.42

59.54

47.8 3

Sep

Oct

Nov

Dic

42.56

151.1 5

41.88

83.77

228.9 3 123.3 0

207.9 3 128.26 129.2 6 176.74

36.11 175.1 9

65.50 208.4 4

69.54

55.15

49.62

86.84

53.13

56.00

98.71 110.0 0 240.0 0

91.43

93.21

49.63 394.7 4 131.6 5 189.5 1 142.6 5 170.0 0 212.5 0 108.3 3

60.97

69.93 150.6 3 186.4 7 111.4 2 159.2 7

75.77 322.1 0 252.4 7 100.4 5 272.9 1

96.37 101.5 3

96.85 161.4 8

76.98 544.6 8 206.1 2 292.8 3 108.8 0 450.0 0 141.0 0 340.1 5 137.8 0 245.4 3 288.5 0 238.4 3 295.1 8 232.3 3 295.5 9

73.60

67.20 46.30 48.65 43.25 59.48 56.52

63.4 3

122.9 179.49 3

Prom.

90.09 426.18 273.80 182.69 241.80 158.16 316.19 274.99 211.14 286.13 214.12 172.48 151.49 167.37 244.3 8

245.9 218.59 6

Curva de las descargas máximas:

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Se observó en el gráfico de descargar mensuales del año 1990 al 2006 que a partir de fines de mayo el caudal de la cuenca del Río santa empieza a disminuir y a partir de septiembre empieza de nuevo su aumento, estos meses de disminución de caudal se llama periodo de estiaje. 2.2.11. 

Análisis de tormenta. A continuación se tomaron los datos de una tormenta y se obtuvo:

hora (1)

Intervalo de tiempo (min) (2)

Tiempo Lluvia acumula parcial do (min) (4) (min) (3)

Lluvia acumula do (mm)(5)

Intensida d (mm/hr) (6) (4)*60/ (2)

2 120

120

2

2

1

120

240

4

6

2

120

360

3

9

1.5

60

420

4

13

4

60

480

3

16

3

120

600

2

18

1

4 6 8 9 10

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55

12 120

720

1

19

0.5

60

780

2

21

2

60

840

2

23

2

120

960

3

26

1.5

14 15 16 18

La intensidad máxima es de 4 mm/hr. Tiempo

Intensidad

120

1

120

2

120

1.5

60

4

60

3

120

1

120

0.5

60

2

60

2

120

1.5

Con el tiempo y la intensidad, realizamos el histograma:

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55

Histograma. 4 3.5 3 2.5

Intensidad

2 1.5 1 0.5 0 120 120 120

60

60

120 120

60

60 120

Una vez realizado los cálculos en el Excel, lo pasamos al hidroesta con el fin de compararlos y se obtuvo lo siguiente:

En el caso de análisis de tormenta, tanto en el Excel como en el hidroesta obtenemos que al utilizar los datos de una misma tormenta en ambos software se obtienen los mismos resultados, en este caso el resultado fue de que la intensidad máxima es de 4 mm/hr, al observar el histograma nos damos cuenta que es el mismo gráfico.

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. Tiempo 55 Lluvia acumulad acumula o do 120

2

240

6

360

9

420

13

480

16

600

18

720

19

780

21

840

23

960

26

Con el tiempo acumulado y la lluvia acumulada, se realiza la curva de masa:

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55

La curva de masa de masa de precipitación también nos damos cuenta que es el mismo gráfico tanto con el Excel como con el hidroesta. Precipitación hídrica en la zona del puente Santa: Estación Puente Carretera

Precipitación( mm) 0.3

Condorcerro

40.5

Chuquicara

370

Área

A*PP

11565.00 3469.50 421200. 10400.00 00 115699 3127.00 0.00 158165 25092.00 9.50 PP 63.03

Se calculó la precipitación mediante el método de Thiessen, para este método se tiene en cuenta la precipitación y área de las estaciones, en este caso debido a que no se está trabajando con toda la cuenca, se consideró las tres últimas estaciones: Puente Carretera, Condorcerro y Chuquicara. El resultado tanto en Excel es de 63.03 mm. Curva de variación estacional: Se realiza la curva de variación estacional con el fin de ver cómo es que varía la precipitación a lo largo de un año, se realizó con la ayuda del hidroesta y con los datos de la ciudad de Chimbote.

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55Precipitación

mensual en mm, de la ciudad de Chimbote, hallar las precipitaciones que se presentarán con la probabilidad del 70%, 75%, 80%, 85%, 90% y 95%. Del gráfico se puede observar que las mayores precipitaciones se presentan a inicio de año, luego esta disminuye.

2.2.12. Evaporación – evapotranspiración. La temperatura máxima anual en la cuenca presenta variaciones entre 18°C a 24°C. La temperatura mínima promedio multianual presenta variaciones entre los 16°C y menos de 4°C. 

Por el método de Thornthwaite: realizamos de las tres estaciones, según su temperatura media mensual en el año 2014.

Estación puente Carretera: Mes

Temperat Indice de

Eto

Días del

N° de

Eto

Eto

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. ura media mensual (°C) Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiem bre Octubre Noviem bre Diciemb re I a

55 calor mensual mensuali (mm/me mes (d) dad (i) s)

horas de luz/día

mensual mensual corregid corregid a a (mm/me (mm/día s) )

27 26 27 24 22 21 19 19

12.85 12.13 12.85 10.75 9.42 8.78 7.55 7.55

142.49 129.07 142.49 104.66 83.33 73.77 56.76 56.76

31.00 28.00 31.00 30.00 31.00 30.00 31.00 31.00

11.00 10.00 10.00 9.00 9.00 8.50 8.00 7.50

134.97 100.39 122.70 78.50 64.58 52.26 39.10 36.66

4.35 3.59 3.96 2.62 2.08 1.74 1.26 1.18

18 20

6.95 8.16

49.27 64.92

30.00 31.00

7.00 8.00

28.74 44.72

0.96 1.44

22

9.42

83.33

30.00

8.50

59.03

1.97

24

10.75

104.66

31.00

9.00

81.11

2.62

117.16 2.62

2.2.13.

Aforo del río Santa. Se realizó el aforo cada horas bajo el puente de Santa, y en una zona recta del río Santa, utilizando materiales como cordel, huincha y madera.

6

formula de Área(A) base(b) altura(h) A=bxh

formula de Velocidad(V) distancia(d) tiempo(T) V=d/T

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55 formula de Caudal(Q) Velocidad(V) Área(A) Q=VxA

Primer aforo: tiempo 13.5 distanci a 20 velocida d 1.48

tramo

base(m)

altura( m)

área m2

caudal (Q)(m3)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0.15 0.22 0.4 0.49 0.58 0.6 0.68 0.75 0.8 0.88 0.95 1 1.06 1.1 1.13 1.15 1.17 1.18 1.22 1.26 1.29 1.3

0.15 0.22 0.4 0.49 0.58 0.6 0.68 0.75 0.8 0.88 0.95 1 1.06 1.1 1.13 1.15 1.17 1.18 1.22 1.26 1.29 1.3

0.22 0.33 0.59 0.73 0.86 0.89 1.01 1.11 1.19 1.30 1.41 1.48 1.57 1.63 1.67 1.70 1.73 1.75 1.81 1.87 1.91 1.93

caudal corregido (Q)(m3) 0.17 0.24 0.44 0.54 0.64 0.67 0.76 0.83 0.89 0.98 1.06 1.11 1.18 1.22 1.26 1.28 1.30 1.31 1.36 1.40 1.43 1.44 | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 total

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 50

1.34 1.36 1.39 1.4 1.44 1.48 1.55 1.55 1.52 1.5 1.49 1.47 1.45 1.42 1.39 1.35 1.29 1.24 1.2 1.18 1.14 1.1 1.06 1.02 0.98 0.88 0.8 0.7

1.34 1.36 1.39 1.4 1.44 1.48 1.55 1.55 1.52 1.5 1.49 1.47 1.45 1.42 1.39 1.35 1.29 1.24 1.2 1.18 1.14 1.1 1.06 1.02 0.98 0.88 0.8 0.7

55 1.99 2.01 2.06 2.07 2.13 2.19 2.30 2.30 2.25 2.22 2.21 2.18 2.15 2.10 2.06 2.00 1.91 1.84 1.78 1.75 1.69 1.63 1.57 1.51 1.45 1.30 1.19 1.04 81.56

1.49 1.51 1.54 1.56 1.60 1.64 1.72 1.72 1.69 1.67 1.66 1.63 1.61 1.58 1.54 1.50 1.43 1.38 1.33 1.31 1.27 1.22 1.18 1.13 1.09 0.98 0.89 0.78 61.17

Segundo aforo: tiempo 13 distancia 20 velocidad 1.54

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. tramo

base(m)

altura( m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0.18 0.25 0.41 0.51 0.6 0.63 0.7 0.77 0.81 0.91 0.99 1.4 1.32 1.4 1.3 1.45 1.5 1.42 1.39 1.56 1.31 1.52 1.37 1.39 1.42 1.48 1.65 1.68 1.6 1.7 1.82 1.87 1.78 1.81 1.45 1.42 1.42 1.41 1.37 1.3 1.23 1.19 1.26 1.2

área

55 caudal (Q)(m3)

0.18 0.25 0.41 0.51 0.6 0.63 0.7 0.77 0.81 0.91 0.99 1.4 1.32 1.4 1.3 1.45 1.5 1.42 1.39 1.56 1.31 1.52 1.37 1.39 1.42 1.48 1.65 1.68 1.6 1.7 1.82 1.87 1.78 1.81 1.45 1.42 1.42 1.41 1.37 1.3 1.23 1.19 1.26 1.2

0.28 0.38 0.63 0.78 0.92 0.97 1.08 1.18 1.25 1.40 1.52 2.15 2.03 2.15 2.00 2.23 2.31 2.18 2.14 2.40 2.02 2.34 2.11 2.14 2.18 2.28 2.54 2.58 2.46 2.62 2.80 2.88 2.74 2.78 2.23 2.18 2.18 2.17 2.11 2.00 1.89 1.83 1.94 1.85

caudal corregido (Q)(m3) 0.21 0.29 0.47 0.59 0.69 0.73 0.81 0.89 0.93 1.05 1.14 1.62 1.52 1.62 1.50 1.67 1.73 1.64 1.60 1.80 1.51 1.75 1.58 1.60 1.64 1.71 1.90 1.94 1.85 1.96 2.10 2.16 2.05 2.09 1.67 1.64 1.64 1.63 1.58 1.50 1.42 1.37 1.45 1.38 | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 45 46 47 48 49 50 total

1 1 1 1 1 1 50

1.11 1.1 1.03 0.95 0.91 0.8

1.11 1.1 1.03 0.95 0.91 0.8

55 1.71 1.69 1.58 1.46 1.40 1.23 93.92

1.28 1.27 1.19 1.10 1.05 0.92 70.44

Se puede observar en el segundo aforo que incrementó el caudal en 12.39 m 3/s. Se trabajó con el factor de corrección de velocidad de 0.75, ya que según el ministerio de agricultura es el valor razonable para ríos.

2.2.14.

Escurrimiento superficial.

La cuenca del río Santa, desde sus nacientes, en gran parte del recorrido se verifica un valle de origen tectónico, encontrándose encajonado por las cordilleras Blanca y Negra. Por estudios realizados por el MINEM, se conoce que la superficie de la cuenca colectora drena un área total de 14 954 Km 2, y aproximadamente el 81% de esta área corresponde a la cuenca húmeda (12 200 Km 2), es decir, el área de la cuenca que se encuentra por sobre los 2 000 msnm, y que constituye el área de escurrimiento superficial. El área de la cuenca del río Santa tiene aproximadamente 12,200 km 2. La extensión de la cuenca es de 10 156 km2 hasta la estación de aforos de Condorcerro y su extensión total hasta su desembocadura en el Océano Pacífico es de 12 200 km 2.

Área de Área de Área total escurrimient flujo (Km2). o superficial subterráne (Km2). o (Km2). 14954

12200

2754

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55

Área total de la cuenca del río santa, 14954 e Km2 equivale al 100%.



Determinar el hidrograma triangular con los siguientes datos:

Q (m3/s/mm) 0.15 0.31 0.44 0.59 0.75 0.89 1.03 1.18 1.01 0.87 0.72 0.57 0.4 0.25 0.12 0

T(h) 0.26 0.44 0.6 0.63 0.89 1.02 1.3 1.55 1.73 2 2.29 2.56 2.98 3.22 3.31 3.5

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 1.4

55

1.2 1 0.8

Caudal m3/s

0.6 H.U. Triangular

0.4 0.2 0

Tiempo Hr

El caudal máximo es de 1.18 m3/s.

2.2.15. Balance hídrico en un estudio hidrológico. La Empresa de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado SEDA-Chimbote, que abastece con agua potable las ciudades de Chimbote, Casma y Huarmey, reportó para el año 2000 un abastecimiento total de 24 616 MMC, de las cuales 18,004 MMC corresponden a aguas subterráneas. La demanda de agua potable anual para el año 2020 a la ciudad de Chimbote es 45,696 MMC, y para Casma es de 5,266 MMC, lo que hacen un total de 50,962 MMC, Las demandas de agua poblacional futura en las ciudades de Chimbote y Casma, se ha proyectado de acuerdo al incremento de la población hasta el año 2020 Huella Hídrica. La Huella Hídrica es el volumen total de agua dulce usado para producir un bien o un servicio, es un indicador del uso de agua dulce que abarca no solo el uso directo de un consumidor o productor, sino, el uso indirecto del agua. El Perú es uno de los países con mayor cantidad de agua dulce disponible en el mundo, al mismo tiempo es un país con alto riego de estrés hídrico. La principal razón no es la cantidad disponible de agua, sino su inadecuada distribución: La vertiente del Pacífico recibe el 1.8% del agua dulce disponible en el país para abastecer al 65% de peruanos, mientras que la vertiente del atlántico recibe el 97.7% del agua dulce en el Perú pero solo abastece al 35% de la población.

Huella hídrica de un producto: Se refiere a la suma del agua utilizada en las distintas etapas de la cadena de producción, es el contenido virtual de agua.

| Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55de una comunidad se define como el volumen de Huella hídrica de una comunidad: La huella hídrica agua utilizado para la producción de los bienes y servicios que consumen los miembros de dicha comunidad.

Huella hídrica de una nación: La huella hídrica de una nación es un indicador de los efectos del consumo nacional de agua, considerando los recursos internos y externos. Son tres los tipos de Huella Hídrica: 

La huella hídrica azul se refiere al consumo de los recursos de agua azul (agua superficial y subterránea) a lo largo de la cadena de suministro de un producto.



La huella hídrica verde se refiere al consumo de los recursos de agua verde (agua de lluvia).



La huella hídrica gris se refiere a la contaminación y se define como el volumen de agua dulce que se requiere para asimilar la carga de contaminantes más allá de las concentraciones naturales del lugar y la calidad del agua.

La medición de la Huella Hídrica nos ayuda a obtener información acerca de cuánta agua consumimos y cuánta agua contaminamos en nuestros procesos productivos. Esta información es posible calcularla a nivel del individuo, de una empresa u organización, y de una comunidad o país. Huella hídrica del espárrago.

Fuente: Autoridad Nacional de Agua.

Demanda en la cuenca del Río Santa. Las demandas de agua actuales y potenciales dentro del ámbito de la cuenca del Santa, se clasifican en dos tipos de uso: Uso Consuntivo.

Uso no Consuntivo.

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55 Está dado por la demanda de La mayor demanda es el uso

agrario, siguiendo en orden de agua que requieren las centrales importancia el uso poblacional por hidroeléctricas de la parte alta de el acelerado crecimiento de las la cuenca: C. H. Cañón del Pato y ciudades de la Costa, luego uso el complejo de micro centrales industrial con aguas superficiales y hidroeléctricas de Pariac; y en la subterráneas,

uso

minero,

uso parte baja de la cuenca se tiene a

piscícola, recreacional y otros usos.

la C.H. de Virú.

Uso consuntivo y no consuntivo del agua en la Cuenca del Río Santa.

Fuente: Inventario Nacional del Uso Actual del Agua.

Balance Hídrico. La Empresa de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado SEDA-Chimbote, que abastece con agua potable las ciudades de Chimbote, Casma y Huarmey, reportó para el año 2000 un abastecimiento total de 24 616 MMC, de las cuales 18,004 MMC corresponden a aguas subterráneas.

- Se realizó el balance hídrico del año 2015 con los datos de la estación Condorcerro para la oferta y para la demanda con los datos de Seda Chimbote en el caso del uso poblacional, se consideró los años anteriores en el caso de los meses faltantes del año, teniendo en cuenta también el caudal de estos meses y el aforo realizado en la cuenca. Mes

Oferta.

Demand Superávit. a.

Déficit.

Balance.

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio

1,293.9755 1 7292.86 1,472.97 9 5429.08 1,475.48 0 10438.47 1,528.68 2 5717.81 1,639.34 4 3943.38 1,335.71 9 704.59 1,355.74 5 228.09 1,285.83 3 197.40 1,401.17 6 257.12 1,400.16 3 721.22 1,443.82 3 1326.59 1,532.29 7 4152.25

8,586.83 6,902.06 11,913.9 5 7,246.49 5,582.72 2,040.31 1,583.83

1,483.23 Agosto Septiemb 1,658.30 re Octubre Noviemb re Diciembr e

2,121.38 2,770.41 5,684.55

0

7292.86

0

5429.08

0

10438.47

0

5717.81

0

3943.38

0

704.59

0

228.09

0

197.40

0

257.12

0

721.22

0

1326.59

0

4152.25

Gráfico N°01: Balance Hídrico. 12,500.000 11,000.000 9,500.000 Demanda

8,000.000

Oferta

6,500.000 5,000.000 3,500.000 2,000.000 500.000 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

En el gráfico, la demanda se consideró el agua de tipo comercial, domestico, industrial, etc. del distrito de Chimbote, como se puede observar la oferta supera a la demanda, habiendo superávit en los primeros meses del año.

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55el promedio mensual del caudal al 75% en el caso - Se realizó el balance hídrico del año 2015 con

de la oferta y para la demanda con los datos del Proyecto Especial Chinecas en lo que respecta al uso agrícola. MESE S

OFERTA RIO SANTA AL 75% (m3/s)

ENE.

117.05

DEMANDA TOTAL P.E.CHAVIMOCHIC, P.E.CHINECAS (m3/s) 54.69

FEBR.

141.52

51.68

MARZ.

178.55

49.35

ABR.

129.78

46.78

MAY.

75.75

46.53

JUN.

48.11

47.74

JUL.

38.81

47.5

AGOS.

38.42

47.26

SET.

38.82

49.42

OCT.

55.64

50.83

NOV.

66.6

50.26

DIC.

86.68

54.19

GRAFICO Nº02: OFERTA DE AGUA RIO SANTA Vs. DEMANDA DE AGUA. 200 180 160 140 120 CAUDAL M3/S 100

OFERTA DEMANDA

80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 10 8 11 9 12

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Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55 Se observa del gráfico que en el periodo de estiaje en el caso del agua destinado a uso agrícola existe déficit.

IV. CONCLUSIONES.  Se logró brindar la información acerca de los estudios básicos de ingeniería al construir un puente, en este caso en un estudio topográfico e hidrológico.  Entendimos la importancia de los estudios básicos de ingeniería, pues sirven para obtener los datos necesarios para la elaboración de los anteproyectos y proyecto de un puente.  Brindamos la información adecuada de cómo realizar un estudio topográfico en un puente, y la importancia de realizarlo ya que un estudio topográfico sirve para representar gráficamente el polígono y características superficiales del terreno donde se construirá un puente, por ello es uno de los primeros estudios en realizarse y uno de los más importantes.  Comprendimos la importancia de la realización del estudio hidrológico ya que con éste se logra establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación más conveniente.  Logramos entender con la información brindada que un puente es una obra permanente que permite salvar un obstáculo natural o artificial  Se logró estimar la disponibilidad neta mensual, mediante el balance hídrico, donde observamos que la oferta es mayor que la demanda.

V. RECOMENDACIONES. | Puentes y Obras de Arte.

Universidad privada César Vallejo. Estudios de Ingeniería Básica. 55  Se recomienda al momento de realizar el estudio hidrológico, trabajar con información verídica

y actualizada, en este caso se trabajó con la información de la ANA y la Junta de usuarios del agua.  Tener un control adecuado de la cuenca de Santa, ya que transporta gran cantidad de agua, por lo que cuando hay algún evento ocasional como el fenómeno del niño o fuertes lluvias, esta se puede desbordar, generando accidentes en el puente.  Se recomienda al momento de realizar el estudio topográfico anotar los datos correctamente y tratar de hacerlo con la mayor precisión posible ya que un pequeño error puede traer graves consecuencias.  Al momento de realizar los planos tanto de un estudio topográfico e hidrológico colocar la leyenda de manera correcta.  En el estudio hidrológico se debe tener en cuenta el factor de corrección de velocidad (C) al momento de aforar la cuenca, además utilizarlo según su tipo y precisión, se deben seguir ciertos parámetros establecidos.

VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.  AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA (ANA) “información de la cuenca del santa”. [en línea]. [Consultado 19 de abril del 2015] Disponible en Web: http://www.ana.gob.pe/  APUNTES DE INGENIERÍA CIVIL “Estudios básicos para la construcción de puentes”. [en línea]. [Consultado

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[Fecha

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consulta:

28

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ANEXOS.

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Fig. 01: Visitando el puente de Santa.

Fig. 02 y 03: Reconociendo el estado de la losa del puente y su estructura.

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Fig. 04 y 05: Integrantes del grupo en el puente de Santa.

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Fig. 06: Aguas del río Santa bajo el puente.

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Fig. 07 y 08: Integrantes del grupo en el puente de Santa.

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Fig. 09 y 10: Plano topográfico de un puente sobre un río.

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Fig. 11: Aforando el río Santa para determinar el caudal.

Fig. 12: Vista completa del puente de Santa.

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