• Author / Uploaded
• alvaro_reynaga8712

Citation preview

Jorge ,'\lfolina C.

•• •• •••

Guia del proqrama HEC-RAS

Capitulo 2

PUENTES

i ••• ••~

Una de las opciones mas utilizadas de HEC-RAS es lade puentes. Consecuente con lo descrito en el capitulo 6 del documento principal, el programa requiere qe cuatro secciones transversales para calcular las perdidas en puentes, tal como se observa en la figura 2.1. 2.1 : L~calizacion de secciones transversales en un puente o alcantarilla

---- --· -------------------.- -·--· _..

--(1)

I

.

J•·

l•

•• •

•• ~

••

Exj)ansion Reach

------------------------------·--·

•• •• •• ••

·-([)

La seccion transversal! se localiza a cierta distancia aguas abajo de la estructura, en un lugar donde el fluJo ya no sea afectado por esta, o lo que es lo mismo, donde el flujo se haya expandido completainente. Si no existen datos de campo .que pennitan calcular esa distancia, se puede aplicar el criterio del USACE de localizar la secci6n 1 a una distancia Le de cuatro veces la separaci6n entre · estribos. En la pnktica, la distancia de expansion variara dependiendo del grado y forma de la constricci6n y de la magnitud y velocidad del flujo. Distancias demasiado grandes causan que las perdidas no se calculen ·adecuadamente, per lo que es preferible colocar secciones intennedias en el ~arne de expansion.

~· :a · !~ :e :

La secci6n tran$versal 2 se Iocaliza a muy corta distancia aguas abajo del puente, .con el objeto de representar el area efectiva de 'fiujo.justo ala salida de la estructura.

180

.I .••

. I

••• •

·1:

....... ,.: ..\ ·••. .. .. •.. ..

Guia del programa HEC-RAS

Jorge Molina C.

/

-\

-,

.,

La secci6n transversal 3 se localiza a corta distancia aguas arriba del puente, con el·objeto de reprcsentar el area de flujo efectivo en ese sector. Esta secci6n se coloca ·para reflejar la abrupta aceleraci6n y contracci6n del flujo en las inrnediaciones de la abertura. Tanto en la secci6n 2 como en la 3 cl usuario deberia utilizar la opci6n de area inefectiva de flujo del editor de secciones.

\

'·

•

. !

..

)

,.

' ·. \

._.\ \

....

•.•••.:: •..l \

'\

e:' ··~\) '

.l.•· ..•. .).,•. ..,.) .) ..•• .,•. . -~

En la sccci6n transversal 4 las lfneas de flujo deberian ser aproximadamente paralelas y el flujo completamcnte efectivo. En general, las contracciones ocurren en distancias Lc (figura 2.1) mas coiias·que las expansiones. El US ACE usa el criterio de que Lc sea igual a una vez la separacion entre estribos . Cuando el usuario afiade un puente en un Iugar, ei programa automatican1ente crea dos , secciones dentro del puente, con una geometria basada en las secciones 2 y 3. El puente mismo · se define por medio del tablero, estribos y pilares. 2.1

ENTRADADEDATOS

Para introducir datos de puentes presionar el bot6n Bridge/Culvert de la ventana de datos geometricos (figura 1.2), lo que hara aparecer la ventana del editor de puentes (figura 2.2) . Para afiadir un puente ai sistema se debe hacer lo siguiente:

1. Seleccionar el rio y tramo donde se desee colocar el puente. Para ello presionar la flecha : hacia abajo en las casillas River y Reach y luego seleccionar de la lista. 2. Ir al menu Options y seleccionar Add a Bridge and/or Culvert de la lista. Aparecera una casilla para introducir un numero de estaci6n para el puente. 3. Introducir los datos de puente: tablero y estribos verticales, estribos inclinados (opcional), pilares (opcional), enfoque de modelaci6n.

'\ ')

)

')

4. Introducir informacion opcional si se desea. La informacion opcional se encuentra en el menu Options de ·la ventana. · 5. Presionar el bot6n Apply Data para aceptar los datos . ...

)

')

Las casillas River y Reach permiten al usuario definir en que rio y tramo (de 'los existentes) estani ubicado el puente. Al seleccionar Add a Bridg~ and/or Culvert aparecera la casilla que pide el numero de estaci6n para el puente, lo que defme su ubicac_i6n en el tramo que debe cumplir con las reglas ya descritas para numeraci6n de secciones (capitulo 3, Datos geometricos). Despues de introducirse el niunero de secci6n, apareceran en pantalla las dos secciones que limitan el puente. La casilla ~e Description ·se usa para describir en palabras la ubicaci6n del puente. Puede tener hasta 256 caracteres, de los que los 40 primeros se usan como tftulo de gnificas y tablas .

)

)

\

'•

.. .. ·

181

•••

Jorge Molina C.

••

Gufa del programa HEC-RAS

.·

River:

jFoll River

Reoch: jUpperReach

L~J {~J RivarSta.:

I

•• •

= -

;.••

I.!HIJC!J []

•••

•.

No Ort1a for Plot

i."

11v~ipb

Opfnit'to

Analyss

•, • • .• ;e e: •• •'•• e; . • .!

•

1. ;

••

.· 2.1.1

114.BA,81.98

Tablero y estribos verticales

Para introducir los datos del tablero y estribos verticales del puente presionar el bot6n Deck del editor de puentes, con lo que aparecera la ventana de la figura 2.3, que la ·primera vez deberla estar en blanco. La infonnaci6n que se introduce a traves de este editor es la 'siguiente:

Distance: En este campo se introduce la distancia en metros o pies entre el !ado aguas del puente y la secci6n inrnediatamente aguas arriba del puente (la secci6n 3 de la figura 2.1). Width: El ancho en m o pies del tablero del puente medido en sentido del flujo. La distancia entre ellado agu~s abajo y la .secci6n 2 de la figura 2.1 sera calculada por el programa como Ia distancia entre ~~~ seccio.nes 2 y 3 menos la suma de los campos "width" y "distance".

•• ••

i.

i•

i•

:e

!•

••

• ·:·

jI.. ••

182

i. _.

.. .. • •• ..• • •. ~--- .

'J

'•;

·:';, '

Guia del proqrama HEC-RAS

'·. Jome Mofina C.

)

) /

• . .I I

\

•

•}

-.

Weir coefficient:· Es· el coeficiente que se· usara cuando haya flujo tipo vertedero sobre el puente. Este coeficiente equivale al termino 2/3~(2g) 112 de la ecuaci6n de vertederos. Por tanto · tiene dimensiones y su valor depende del sistema de unidades en que se este traba~ando . Figura 2.3: Ventana para la entrada de datos del tablero y estribos verticales

-'_

. . .1

,·· .~ ;

•

·, .I

•• ..••. . .

.. .

I

/.0(,

21G.SJ

zoo

R47 G-17

?1 fi 93 216.93 21fi !-13 ~1 G.93

216.S3

20C

2000

216.93

..I

216 . ~3

· · .I

• .

;

215.7 ~1 E.7

.

200 215 7 215 7

2:)0

2;)0

I

. j;

e :· .

. ;._;

o.s Emoenkm entss :" Weir Onto-------------·- - ····-·------- ·-· -- ·-- --· ~-- - -- ---- - - ,

·~:J \...).

: Me.x Submetgencs: .

..l ;.. (i_, ..• • .,·-·. · ~-·)

i

·· (_._; __

,

,

__

•• .

•.

ii •

.

.

!;. _ •

jo . 95

l Weir Crest S ho;-Je ·

l r.:~ Broe.d Crested 1.~.?-~:·=- ........ ..---------------~----~~ ___:_.. . I

1..... ....-..9.~

I'

J

M in Weir Flow El:

_. ··

.

.

. ..

I

·j' ·.

. .

II. . .. S.' ~-~r ..,J I.~~P~ .Y.pto..O._O.~.~J

Cancel j,----'--·--·-·..----·--··-.. -· -.-..........._, _ _____________..._..:._ _ __ .___ . - · - -- diete.nce between up st-eam cross section a nd deck/roadway. (ft)

.

.;_,

j

2

••

-'

i•

U.S Embankment ss

•1

•••• •

Upstream Stationing, High Cord, Low Cord: Esta tabla se usa para definir la geometrfa del tablero y estribos verticales en el lado aguas arriba del puente, en una forma similar al de una secci6n transversal (Figura 1.3), pero con la diferencia de que 'para cada abscisa (Station) existen dos cotas: High Cordy Low. Se denomina Deck (tablero) al area entre la linea superior (high cord) y la lfnea inferior (low cord) que definen los Iimites· de tablero y estribos. La abscisa X (Station) no tiene que coincidir con puntos de la secci6n transversal del rio (secci6n 3 de la figura 2.1), pero si debe usar el mismo origen de coordenadas. Observese.que el primer punto tiene una cota de Low Cord muy baja. El programa requiere que la Low Cord debe estar por debajo de la cota del terreno en ese punto. Por otro lado, los puntos donde estaran los estribos vertical debe aparecer dos veces en la tabla, porque habra dos cotas Low Cord para una misma-abscisa. En el estribo izquierdo la primera cota· Low Cord es de la fundaci6n del estribo: para efectos ?e calculo hidraulico basta que este por debajo del terreno. La segunda

183

Jome Molina C.

Guia del proqrama HEC-RAS

cota Low Cord corresponde cil borde inferior del tablero (ver figuras 2.4 y 2.6). El orden es in verso para el estribo derecho. ·'. Downstream Stationing, High Cord, Low Cord:· Esta parte de la tabla se usa en forma similar a la anterior para introducir los datos dellado aguas abajo del puente. Si hi geometria es identica . a la dellado aguas arriba, el usu~o s6lo necesita presionar el bot6n Copy Up to Down en el · extreme inferior derecho de la ventana U.S. Embankment SS: Este campo se usa para introducir el talud del lado aguas arriba del · relleno de la carretera. El talud se define como la relaci6n H :V (horizontal:vertical). Esta variable se usa para las gnificas, pero no para el caJ.culo, excepto en el caso de que el usuario · haya escogido el metodo FHWA WSPRO para flujo de nivel bajo. D.S. Embankment SS: ldentico al caso anterior para ellado agues abajo. Max. Allowable Submergence: Este valor (entre 0 y 1) define la maxima sumergencia para que el programa siga usando la ecuaci6n de vertederos. Si el valor es excedido, el prograrna automaticamente usara la ecuaci6n de energfa en vez de calcular flujo orificio/vertedero. El valor tipico es 0.92. Weir crest shape: Cuando ocurre sumergencia, hay dos formas de calcular la reducci6n del ._ coeficiente de descarga del vertedero. La primera se basa en un estudio en vertederos trapezoidales de cresta anch:a (FHWA, 1978) y la segund~ en vertederos hidrodimunicos Ogee o Creager (COE, 1965). El usuario debe escoger el criteria que corresponda mejor a su prpblema.

MJn. Weir Flow. El: Este campo ~e usa para indicar lacota minima a partir de la cual empezan\ el flujo tipo vertedero, normalmente la cota de la High Cord o linea superior del tablero. Una vez que la energia aguas arriba supera esa cota, empezara el calculo del flujo vertedero. Si el campo se deja en blanco, el programa asume lacota mas baja de la High Cord del tablero. Una vez introducida la informacion, el usuario debe presionar el bot6n OK de la parte baja de Ia ventana, con lo que ademas esta se cerrara y los datos se r.nostraran graficamente en Ia ·ventana del editor de puentes, en la forma mostrada en Ia figura 2.1. Nota: Los datos alin no han sido grabados en archive, cosa que solo se puede hacer desde el menu File de la ventana de Datos Geometricos (figura 1.2). 2.1.2

Estribos inclinados

Cuando los estribos son inclinados, sera necesario bloquear un area de flujo adicional ala que se puede manejar desde el bot6n Deck. Para ello se debe presionar el bot6n Sloping Abutment en la ventana del editor de puentes, con lo que aparecera la ventana de la figura 2.2.

184

•• •• •• •• •••• •• •• •• •• •• .,, ._ , .~

e:

•• I

•

•,• ••

•• •• •• •• •• ••• •• •

.~) -

..~.~). I

Jorge Molina C. /

._,.

·•··--.

•.. ..)

,

'

•

t

' . ' '

;

_',

o

•

;. 0

,

f

. '

'

t

1

~ f

•. ~~ 1

~ : . • ( ~-:

'

••

•

,:

.. • ,

{'

'

•;'

j-'''

••t

't •. , ._.,. ',

'

I

:\

•

I

I

.t

.:

Figura 2.4: · Secciones dihuja4.as e'n y estribos. del puente.. · . cl editor con tablero - . . .

~

~-

.

·-· •• •• •. •• •' • :

)

.

l

)

.

•• •• ••• ••• ··· --~-.

.. ,.o·· -

.·

· -:~25

220

I \

I

, Cul..oelt

ncu

£0lg

·1sm

.,. ~:Grot:no ,....__...._

'

..

2: 5

2:o:

0

...,

----

'"'05

~-l Jt ;1

:.. .

L

~'I

·' ~

- FS:=5.'4.. [b\>/n3tlearr (Bridge:

-. 220

'c: ~

2UUO

...

225

-

' '

' 4 '•'

• •I