• Author / Uploaded
• Jair Zelaya Gonzalez

Citation preview

INDICE 1

ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 2

2

OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 2

3

UBICACION .................................................................................................................................... 2

4

METODOLOGIA.............................................................................................................................. 3

5

PROCESO ....................................................................................................................................... 3 5.1

SUPERFICIE .................................................................................................................................. 3

5.2

VISTA EN 3D................................................................................................................................. 4

5.3

ALINEAMIENTO ........................................................................................................................... 5

5.4

PERFIL LONGITUDINAL ................................................................................................................ 6

5.4.1

CALCULO DE LA PENDIENTE .................................................................................................... 6

5.5

LINEAS DE MUESTREO ................................................................................................................. 7

5.6

SECIONES TRANSVERSALES ......................................................................................................... 8

5.7

EXPORTANDO LA DATA AL HEC RAS ............................................................................................ 9

6

EL PROGRAMA HEC RAS .............................................................................................................. 10

7

DATOS ......................................................................................................................................... 10 7.1

CONDICIONES DE FLUJO ............................................................................................................ 11

7.2

GEOMETRIA DE LA SECCIONES .................................................................................................. 12

7.2.1

VISTA EN PLANTA .................................................................................................................. 12

7.2.2

VISTA EN 3D .......................................................................................................................... 13

7.2.3

0+000.00 ............................................................................................................................... 14

7.2.4

0+025.21 ............................................................................................................................... 14

7.2.5

0+051.90 ............................................................................................................................... 15

7.2.6

0+061.9 ................................................................................................................................. 15

7.2.7

0+071.95 ............................................................................................................................... 16

7.2.8

0+076.96 ............................................................................................................................... 16

7.2.9

0+081.96 ............................................................................................................................... 17

7.2.10

0+087.17........................................................................................................................... 17

7.2.11

0+092.18........................................................................................................................... 18

7.2.12

0+102.18........................................................................................................................... 18

7.2.13

0+112.18........................................................................................................................... 19

7.2.14

0+144.87........................................................................................................................... 19

7.2.15

0+0176.71......................................................................................................................... 20

7.3

SECCION DE PUENTE ................................................................................................................. 21

7.3.1 7.4

DATOS DE LA SECCION 0+076.96 .......................................................................................... 23 APLICACIÓN DEL MODELO ........................................................................................................ 24

8

CONCLUCIONES ........................................................................................................................... 25

9

RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 26

1

ANTECEDENTES Como parte del curso de estructuras hidráulicas se asignó el modelado hidráulico de una sección de rio Mediante el Software Hec ras y analizar la funcionabilidad de un puente Para realizar el modelamiento fue necesario que el docente suministre la data de la topografía en la cual se realizaría el modelado del rio. En el presente informe se realizará el desarrollo del trabajo realizado en gabinete el procesamiento de datos y la preparación de la geometría para ser utilizada por el software

2

3

OBJETIVOS 

Presentar la información necesaria para realizar el modelamiento en Hec ras



Presentar la geometría del puente y de las secciones transversales



Presentar la Sección del Rio donde se encuentra ubicado el puente



Determinar el caudal para cual el tirante podría hacer colapsar el puente



Identificar Posibles Incoherencia de los resultados.

UBICACION Esta quebrada se encuentra ubicada entre Satipo y Puerto Ocopa se trata de un sector que pertenece a la selva alta lugar donde se presentan altas precipitaciones

La funcionalidad de una vía depende del buen estado de todos sus tramos es por ellos que es de vital importancia poder garantizar la continuidad de esta vía a lo largo de toda su longitud

4

METODOLOGIA La metodología consta de procesar el archivo que contiene las curvas de nivel y generar la superficie utilizando el software de civil 3d y a partir de allí generar las spleline y exportar al Hec Ras donde se realizará la simulación de los caudales y se comparara la cota de los tirantes con las cotas de la superestructura del puente

5

PROCESO Primero debemos generar la superficie en el civil 3d una ves generada la superficie debemos crear el alineamiento a partir del eje del rio. Una ves generado el alineamiento debemos de generar el perfil y seguidamente la vista de perfil. Una ves terminada la vista de perfil debemos crear las sample lines a 1 a 5 metro 2 a cada 10 metro y el resto a cada 25 metros y finalmente las secciones transversales que serán Exportadas al Hec Ras

5.1 SUPERFICIE La superficie se generó a partir de los contornos de la topografía suministrados por el docente del curso.

5.2 VISTA EN 3D Para comprobar que la superficie no presenta errores significativos se observó el esquema 3D Utilizando el sotdfware AUTOCAD CIVIL 3D.

Cuando se trabaja directamente con la data topográfico la visualización en 3D puede ayudar a detectar algún error en el levantamiento topográfico y o certificar su calidad Las vistas en 3D de la topografía nos proporcionan una mejor referencia del lugar donde se realizara la simulación. Establecen criterio con los cuales se puede reducir el área de estudio, si así resultare conveniente, o también, de acuerdo a los criterios del ingeniero la zona de estudio puede ampliarse debido a irregularidades en la forma del cuse o sospechas de alguna anomalía.

5.3 ALINEAMIENTO Para poder Generar un perfil longitudinal en el software AUTOCAD CIVIL 3D es necesario hacer el trazo de un alineamiento. Como nos es preciso conocer el perfil longitudinal del cauce de la quebrad se realizo el trazo del alineamiento por el eje de la quebrada como su puede apreciar en la siguiente imagen

5.4 PERFIL LONGITUDINAL Una ves trazado el alineamiento se genera el trazo del perfil longitudinal del terno el cual no será de utilidad para obtener la pendiente del cauce de la quebrada

5.4.1

CALCULO DE LA PENDIENTE

Para calcular la pendiente se tomaron datos aproximados de las cotas de aguas arriba y de la cota de aguas abajo y se tomo una progresiva redondeada por ser el trabajo con fines puramente académico. COTA AGUAS ARRIBA: 549 msnm COTA AGUAS ABAJO: 537 msnm DISTANCIA ENTRE COTAS: 180 m 𝑆=

549 − 537 180

𝑆 = 0.066 𝑚⁄𝑚

5.5 LINEAS DE MUESTREO Para obtener las vistas de las secciones transversales el software AUTOCAD CIVIL 3D nos pide que escojamos la zonas de muestreo para lo cual elegimos las distancias del puente a 1 a 5 metros, 2 a cada 10 metros y el resto a 25 metros estas líneas están trazadas perpendicularmente al eje de la quebrada.

5.6 SECIONES TRANSVERSALES

5.7 EXPORTANDO LA DATA AL HEC RAS Una vez listas nuestras líneas de muestreo están listas para ser exportadas al Hec Ras. Es importante delimitar el espejo de agua del rio para tener una referencia del aumento que tiene el caudal con respecto al espejo de agua original. Para realizar el proceso desplegamos la ventana OUTPUT y hacemos clic en EXPORT TO HEC RAS.

Una ves realizado el proceso anterior corroboramos que el software exporte el grupo de las líneas de muestreo, alineamiento y superficie. Una ves comprobado selecionamos la rivera izquierda y derecha de manera inversa.

Terminado este proceso abrimos el Hec Ras y terminamos de exporta la quebrada.

6

EL PROGRAMA HEC RAS HEC-RAS ha sido desarrollado por el US Army Corps of Engineers y es un software gratuito que se utiliza para la modelación hidráulica en cursos superficiales. Se utilizó la versión HEC-RAS 5.0, que fue la última versión a la fecha en la cual se realizó esta modelación

y

fue

descargada

de

la

página

web:

http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/downloads.aspx Los insumos necesarios para aplicar el modelo HEC-RAS son los siguientes: 

Datos provenientes del levantamiento topográfico realizado en campo (secciones transversales, puntos con sus respectivas coordenadas en la llanura de inundación)



Características del material del canal y de la llanura de inundación (incluidas en el coeficiente de Manning n). Este coeficiente de rugosidad define las pérdidas por fricción entre otros tipos de pérdidas.



Caudales de máximas crecidas o caudales calculados para diferentes periodos de retorno (Tr)

Las principales etapas en la modelación con HEC-RAS son las siguientes:

7



Ingreso y edición de datos: geometría, caudales y estado de flujo



Corrida del modelo ingresado



Salida de datos (gráficos, tablas)

DATOS    

Pendiente S= 0.066 Rugosidad Izquierda n = 0.02 Rugosidad del fondo n = 0.018 Rugosidad Izquierda n = 0.02

7.1 CONDICIONES DE FLUJO

Se asumieron caudales máximos extraordinarios de prueba de: 

100 m3/s ,



200 m3/s



550 m3/s

A partir de estos caudales se simulo la rivera de la quebrada para determinar el tirante que produce dicho flujo.

La pendiente se tomó de acuerdo al perfil longitudinal de la batimetría del cauce.

7.2 GEOMETRIA DE LA SECCIONES 7.2.1

VISTA EN PLANTA

7.2.2

VISTA EN 3D

7.2.3

0+000.00

7.2.4

0+025.21

7.2.5

0+051.90

7.2.6

0+061.9

7.2.7

0+071.95

7.2.8

0+076.96

7.2.9

0+081.96

7.2.10 0+087.17

7.2.11 0+092.18

7.2.12 0+102.18

7.2.13 0+112.18

7.2.14 0+144.87

7.2.15 0+0176.71

7.3 SECCION DE PUENTE En la siguiente imagen se puede apreciar el puente que salva la quebrada de Tocona. Este puente debe de ser capar des soportar las máximas avenidas producidas en la quebrada. Para calcular el caudal máximo extraordinario que debe soportar la sub estructura del puente se bede tomatr en cuenta un periodo de retorno de 500 años. Como este trabajo es realizado por motivos puramente académicos se asumieron los valores de los caudales. Mas en un proyecto real estos caudales deberán ser determinado por medio de los respectivos estudios hidrológicos.

COTA DE LA BASE DE LA SUPERESTRUCTURA 548.8 msnm El puente se encuentra ubicado en la progresiva 0+094.75 NAME 542.65

Vista en planta del puente Tocona a la altura de la progresiva 0+076.96

En la presente imagen se puede apreciar la sección de la progresiva 0+076.96 inundado con un caudal de 550 m3/s en la cual se encuentra ubicado el puente.

7.3.1

DATOS DE LA SECCION 0+076.96

Como se puede ver en los resultados de la simulación en Hec Ras con un caudal de 550 m3/s se produce un tirante de 6.38 metros el cual llega a la de cota de 548.20 msnm la cual esta tan solo a 60 centímetros de la base de la superestructura del puente lo lo cual no es permitido. Al simularse el cauce de esta quebrada con caudales menores a 500 m3/s se produce un tirante menor de 6 metros estando asi a mas de 1 metro de la superestructura del puente con lo cual podríamos decir de que este ´puente esta en la capacidad de soportar caudales menores o iguales a 500 m3/s. este puente podría soportar un caudal de 550 m3/s ya que con este caudal el tirante no llega a afectar la superestructura pero esto seria muy peligroso para el puente ya que lo podría llegar a colapsar.

7.4 APLICACIÓN DEL MODELO

8

CONCLUCIONES 

Para realizar una simulación hidráulica de un rio en el programa Hec Ras se requiere de la topografía del lugar la cual nos fue suministrada. o

los caudales con los que se simulo el rio fueron asumidos de acuerdos a las diversas corridas que se realizaron el software. Finalmente se asumieron los siguientes caudales para la simulación:

o



100 m3/s ,



200 m3/s



550 m3/s

El coeficiente de rugosidad del rio tanto como el de los laterales se asumió el valor de 0.02 ya que por las altas pendiente se presume la presencia de materiales que aumente la rugosidad en los laterales, El coeficiente de rugosidad de la franja centra se asumió el valor de 0.018 ya que se presume que en dicha parte de la quebrada se encuentra el material de menor rugosidad

o

la pendiente promedio del rio cálculo de acuerdo al perfil longitudinal del terreno. Se



El puente de estudio consta a de una luz de 26.30 metros y la cota de la base de la superestructura es de 548.8 msnm y se encuentra ubicado en la progresiva 0+076.96 del alineamiento de la quebrada. La simulación en el Hec Ras muestra que para un caudal de 550 m3/s se produce un tirante que la cota del espejo de agua llega a los 548.20 msnm lo cual resulta muy peligroso para el puente ya que solo 60 cm lo separan del caudal que pasa a una velocidad de 4.26 m/s que fácilmente se podría llevar el puente.



Pese a todas las dificultdes encontradas al momento de simular el rio en el Hec Ras se logro corregir los errores por lo cual los resultados en el presente informe son totalmente confiables.

9

RECOMENDACIONES 

Se recomienda contar con información topografía a detalle para poder evitar posibles errores y complicaciones al momento de generar la superficie y Simular el cauce en el Hec Ras.



Se recomienda realizar un ensayo granulométrico al cauce de la quebrada con el objetivo de determinar la rugosidad real con el fin de obtener una simulación mucho más exacta sin vicios ocultos



Se recomienda contar con información hidrológica detallada para simular el cauce con las máximas avenidas de acuerdo a los pedidos de retornos indicado por la normativa de diseño de puente.



Se recomienda contar con asesoría técnica del Hec Ras ya que puede presentar dificultades a la hora de importar los datos del Civil 3D e interpretar los resultados de la simulación del Hec Ras.