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GESTION EDIL 2011 - 2014
DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 1
2011
INGENIERIA DEL PROYECTO
1.0. Planteamiento hidráulico
 Para la protección de los terrenos de cultivo se plantea la construcción de
gaviones en la margen derecha con longitud de 126 m, con el fin de corregir el
cauce del río y conseguir nuestro objetivo que es proteger el área agrícola en el
Distrito de Alis, cuyo diseño geométrico se corrobora en el respectivo plano de
detalle.
 El tipo de suelo en el lecho del río es con piedra como cantos rodados andinos,
por lo que se plantea la conformación de cauce en una longitud de 126 m, para
evitar la erosión de la orilla lo que originaria su falla y posterior perdida de los
terrenos agrícolas adyacentes.
 La defensa ribereña con gaviones tendrán una longitud total de
150.00m. y una profundidad de empotramiento de 0.5m., su perfil será recto.
Será construido con rocas de diámetro 320 mm – 350 mm.
2.0. análisis y selección de alternativas
De acuerdo al Proyecto de Inversión Pública declarado VIABLE a inicios del 2011
se tiene las alternativas de solución, siendo la Alternativa Nº 01 la seleccionada y
se detalla a continuación estas alternativas tomadas.
 La Alternativa Nº 01 : Es la defensa ribereña con gaviones en el rio Alis del
Distrito de Alis de una longitud de 126 m ,siendo sus medidas de los gaviones
en la primera camada de 3.00 m de largo y de 1.30 m de altura ,en la segunda
camada de 2.00 m de largo y de 1.00 m de altura y limpieza y des colmatación
del cauce del rio Alis en el Distrito de Alis.
 La Alternativa Nº 02: Es la defensa ribereña con espigones en el rio Alis
Distrito de Alis de una longitud de 126 m, siendo sus medidas como altura de
dique 1.60 m, altura de enrocado 1.70 m, altura de uña 1.20 m y ancho de uña
1.20 m y limpieza y descolmataciòn del cauce del rio Alis en el Distrito de Alis,
3.0. criterios de diseño
Para el diseño de los gaviones se ha tenido en cuenta lo siguiente:
EIA, es un proceso que predice en que forma la ejecución de un proyecto puede
afectar al medio ambiente. - Este proceso utiliza una secuencia lógica que nos
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DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 2
2011
permite definir mediante un análisis las medidas y gestión que es necesario tomar
en consideración para evitar una situación ambientalmente adversa.
4.0. diseño hidráulico y calculo estructural
4.1. diseño hidráulico
TABLAS
1.00 Caudal de Diseño en M3
/ S
Caudal Medio Qmed ( m3
/
s )
32.00
Área Húmeda de la Cuenca A ( km2
)
)
20.20
Periodo de Retorno T (
años )
)
50.00
Caudal Instantáneo Qins ( m3
/
s )
)
264.50
2.00
Cálculo de la Sección Estable o Amplitud de Cauce
Método de Manning ( B = (Q1/2
S1/5
)(nK5/3
)(3/(3+5m))
Caudal Instantáneo Qins ( m3
/
s )
)
264.50
Pendiente del Río S ( m /
m )
)
0.03
Coeficiente de Rugosidad n
)
0.035
Coeficiente del Material de Cauce K
)
)
8.00
Coeficiente del Tipo de Río m
)
)
0.70
Sección Estable o Amplitud de Cauce
B ( m )
)
)
22.50
Valores Rugosidad de Manning
Cauce con fondo solido sin irregularidades
)
0.025
Cauces de rio con acarreo irregular
)
0.026-
0.018Cauces de Ríos con Vegetación
)
0.028- 0.018
Cauces naturales con derrubio e irregularidades
)
)
0.028
n
Cauces de Rio con fuerte transporte de acarreo
)
)
0.030
Torrentes con piedras de tamaño de una cabeza
)
)
0.040- 0.036
Torrentes con derrubio grueso y acarreo móvil
grueso y acarreo móvil
)
)
0.42- 0.050
Valor Seleccionado
)
)
0.030
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DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 3
2011
TABLA
Coeficiente del Material de Cauce
Material de cauce muy resistente
)
3 a 4
Material fácilmente erosionable
)
16 a 20
Material aluvial
)
8 a 12
Valor practico
)
)
10
K
Valor Seleccionado
)
)
10
Coeficiente del Tipo de Río
Para ríos de montaña
)
0.50
Para cauces arenosos
)
0.50
Para cauces aluviales
)
1.00
Valor Seleccionado
)
)
1.00
m
3.00
Cálculo del Tirante Hidraulico del Río
Método de Manning - Strickler ( t = (Q / (Ks B
S1/2
))3/5
)Caudal Instantáneo
Qin ( m3
/ s )
)
)
264.50
Pendiente del Río
S ( m /
m )
)
)
0.03
Coeficiente de Rugosidad para Cauces Naturales
Ks
)
13.00
Coeficiente del Material de Cauce
K
)
)
370.91
Sección Estable o Amplitud de Cauce
B (
m )
)
)
22.50
Tirante Hidráulico del Río
t ( m )
)
)
0.90
Valores para el Coeficiente de Rugosidad para
Cauces NaturalesCauce con fondo solido sin irregularidades
)
40.00
Cauces de rio con acarreo irregular
)
33.35
Cauces de Ríos con Vegetación
)
30 - 35
Cauces naturales con derrubio e irregularidades
)
)
30.00
Ks
Cauces de Rio con fuerte transporte de acarreo
)
)
28.00
Torrentes con piedras de tamaño de una cabeza
)
)
25- 28
Torrentes con derrubio grueso y acarreo móvil
grueso y acarreo móvil
19- 22
Valor Seleccionado 28.00
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DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 4
2011
4.00
Cálculo de la Velocidad Media del Río
Método de Manning - Strickler ( Vm = Ks R2/3
S1/2
)
Coeficiente de Rugosidad para Cauces NaturalesKs
)
)
28.00
Pendiente del Río S ( m /
m )
)
)
0.03
Perímetro Mojado P ( m
)
)
30.00
Área Hidráulica A ( m2
)
)
)
14.60
Radio Hidráulico R ( m
)
)
)
0.60
Velocidad Media del Río
Vm ( m / s )
)
)
3.40
5.00
Cálculo del Régimen del Río
Número de Froud ( F = Vm / ( g ( A / B ))1/2
)
Velocidad Media del Río Vm ( m /
s )
)
)
3.40
Aceleración de la Gravedad g ( m2
/
s )
)
)
)
9.81
Área Hidráulica A ( m2
)
)
14.60
Sección Estable o Amplitud de Cauce B ( m
)
)
)
22.50
Régimen del Río F 1.43
FLUJO
SUPERCRITICO -
PELIGRO
6.00
Cálculo de la Socavación del Río
Metodo de LL Lischtvan – Levediev (H22 = Ve/Vm)
Tipo de Socavación General en Cauce
)
)
No definido
Coeficiente en Función al Periodo de Retorno β
)
)
)
0.95
Coeficiente de Contracción µ
)
0.97
Diámetro Medio δ mm
)
)
140.00
Velocidad Erosiva Ve ( m /
s )
)
)
2.50
Socavación del Río Hs ( m
)
0.22
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DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 5
2011
TABLA
7.00
Cálculo de la Profundidad de Cimentación
Método de Lacey ( YM = 0.474 ( Q /
f )1/3
)Factor de Sedimentación f
)
)
598.71
Cálculo de la Profundidad de Cimentación YM
( m )
)
)
)
0.50
8.00 Cálculo del Bordo Libre ( BL = φ x He )
Altura en Función de la Energía CinéticaHe
( m )
)
)
0.59
Coeficiente de Seguridad φ
)
)
)
1.10
Borde Libre BL
( m )
)
)
)
0.60
Valores para el Coeficiente de Seguridad - Para
Caudales en m3
/ s
3000 - 4000
)
2.00
2000 - 3000
)
1.70
1000 - 2000
)
1.40
500 - 1000
)
)
1.20
φ
s
100 - 500
)
)
1.10
Valor Seleccionado
)
)
1.10
9.00 Cálculo de la Altura Total de la Estructura ( Ht )
Tirante Hidráulico del Río t
( m )
)
)
)
0.90
Cálculo de la Profundidad de Cimentación YM
( m )
)
)
0.50
Borde Libre BL ( m
)
0.60
Altura Total de la Estructura Ht
( m )
2.00
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DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 6
2011
4.2. Calculoestructural
1.00 Ancho de la Profundidad de Cimentación ( AM )
Profundidad de Cimentación YM ( m )
)
0.50
Coeficiente de Seguridad
)
1.50
Ancho de la Profundidad de Cimentación AM
( m )
)
5.10
2.00 Ancho de la Socavación ( AS )
Socavación del Río HS ( m )
)
0.22
Coeficiente de Seguridad
)
1.20
Ancho de la Socavación AS ( m )
)
5.10
3.00 Altura Total de la Estructura ( Ht )
Altura Total de la Estructura Ht ( m )
)
2.00
4.00 Volúmen Por Metro Líneal de la Estructura ( VEST )
Camada Nº de
Veces
Ancho Alto Largo Volumen
Primera 2.00 1.50 1.00 5.00 15.00
Segunda 2.00
Veces
1.00 1.00 5.00 10.00
Total ( m3
) 25.00
5.00
Cálculo de la Estabilidad de la Estructura - Empuje
Activo
Teoría de Coulomb ( F1 = ðt2
/ 2 )
Peso Especifico del Agua ð ( tn /
m3
)
)
1.00
Tirante Hidraulico del Río t ( m )
)
0.90
Altura Total de la Estructura Ht ( m )
)
2.00
Empuje Activo F1 ( tn /
m3
)
)
0.65
Altura en donde Actua el Empuje Activo d
( m )
0.50
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GESTION EDIL 2011 - 2014
DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 7
2011
6.00
Cálculo de la Estabilidad de la Estructura - Seguridad al
Deslizamiento
Teoría de Coulomb ( n' = [(w+Ev)cosα+ Eh Senα ]Tg ø
+(w+Ev)Senα / Eh Cos α )
Empuje Activo F1 ( tn /
m3
)
)
0.65
Angulo de Friccion del Terreno ø
)
30.00
Angulo Formado por Plano de Empuje y Horizontal
ß
)
90.00
90.00Angulo del talud del Material Sobre el Muro α
)
0.00
Peso Especifico del Relleno ðrell ( tn /
m3
)
)
2.40
2.40Peso Especifico del Gavion ðgav ( tn /
m3
)
)
1.68
Porcentajes de Vacios µf
)
0.30
Peso Seco del Relleno ( tn /
m3
)
)
1.68
Peso de la Estructura ( tn )
)
50.40
50.40Empuje Vertical Ev ( tn /
m3
)
)
0.33
Empuje Horizontal Eh ( tn /
m3
)
)
0.63
Seguridad al Deslizamiento n'
78.01 Bien
)
7.00
Cálculo de la Estabilidad de la Estructura - Verificación
de la Seguridad al Volteo
Teoría de Coulomb( N= MR/MV)
Momento Vertical MV ( tn -
m )
)
0.46
50.40Momento Resultante MR
( tn -
m )
)
50.59
Excentricidad del Momento Resultante e ( m )
)
-0.16 Bien
Seguridad al Volteo
N 110.70 Bien
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Ingenieria del proyecto

  • 1. MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ALIS- YAUYOS. LIMA. GESTION EDIL 2011 - 2014 DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 1 2011 INGENIERIA DEL PROYECTO 1.0. Planteamiento hidráulico  Para la protección de los terrenos de cultivo se plantea la construcción de gaviones en la margen derecha con longitud de 126 m, con el fin de corregir el cauce del río y conseguir nuestro objetivo que es proteger el área agrícola en el Distrito de Alis, cuyo diseño geométrico se corrobora en el respectivo plano de detalle.  El tipo de suelo en el lecho del río es con piedra como cantos rodados andinos, por lo que se plantea la conformación de cauce en una longitud de 126 m, para evitar la erosión de la orilla lo que originaria su falla y posterior perdida de los terrenos agrícolas adyacentes.  La defensa ribereña con gaviones tendrán una longitud total de 150.00m. y una profundidad de empotramiento de 0.5m., su perfil será recto. Será construido con rocas de diámetro 320 mm – 350 mm. 2.0. análisis y selección de alternativas De acuerdo al Proyecto de Inversión Pública declarado VIABLE a inicios del 2011 se tiene las alternativas de solución, siendo la Alternativa Nº 01 la seleccionada y se detalla a continuación estas alternativas tomadas.  La Alternativa Nº 01 : Es la defensa ribereña con gaviones en el rio Alis del Distrito de Alis de una longitud de 126 m ,siendo sus medidas de los gaviones en la primera camada de 3.00 m de largo y de 1.30 m de altura ,en la segunda camada de 2.00 m de largo y de 1.00 m de altura y limpieza y des colmatación del cauce del rio Alis en el Distrito de Alis.  La Alternativa Nº 02: Es la defensa ribereña con espigones en el rio Alis Distrito de Alis de una longitud de 126 m, siendo sus medidas como altura de dique 1.60 m, altura de enrocado 1.70 m, altura de uña 1.20 m y ancho de uña 1.20 m y limpieza y descolmataciòn del cauce del rio Alis en el Distrito de Alis, 3.0. criterios de diseño Para el diseño de los gaviones se ha tenido en cuenta lo siguiente: EIA, es un proceso que predice en que forma la ejecución de un proyecto puede afectar al medio ambiente. - Este proceso utiliza una secuencia lógica que nos
  • 2. MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ALIS- YAUYOS. LIMA. GESTION EDIL 2011 - 2014 DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 2 2011 permite definir mediante un análisis las medidas y gestión que es necesario tomar en consideración para evitar una situación ambientalmente adversa. 4.0. diseño hidráulico y calculo estructural 4.1. diseño hidráulico TABLAS 1.00 Caudal de Diseño en M3 / S Caudal Medio Qmed ( m3 / s ) 32.00 Área Húmeda de la Cuenca A ( km2 ) ) 20.20 Periodo de Retorno T ( años ) ) 50.00 Caudal Instantáneo Qins ( m3 / s ) ) 264.50 2.00 Cálculo de la Sección Estable o Amplitud de Cauce Método de Manning ( B = (Q1/2 S1/5 )(nK5/3 )(3/(3+5m)) Caudal Instantáneo Qins ( m3 / s ) ) 264.50 Pendiente del Río S ( m / m ) ) 0.03 Coeficiente de Rugosidad n ) 0.035 Coeficiente del Material de Cauce K ) ) 8.00 Coeficiente del Tipo de Río m ) ) 0.70 Sección Estable o Amplitud de Cauce B ( m ) ) ) 22.50 Valores Rugosidad de Manning Cauce con fondo solido sin irregularidades ) 0.025 Cauces de rio con acarreo irregular ) 0.026- 0.018Cauces de Ríos con Vegetación ) 0.028- 0.018 Cauces naturales con derrubio e irregularidades ) ) 0.028 n Cauces de Rio con fuerte transporte de acarreo ) ) 0.030 Torrentes con piedras de tamaño de una cabeza ) ) 0.040- 0.036 Torrentes con derrubio grueso y acarreo móvil grueso y acarreo móvil ) ) 0.42- 0.050 Valor Seleccionado ) ) 0.030
  • 3. MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ALIS- YAUYOS. LIMA. GESTION EDIL 2011 - 2014 DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 3 2011 TABLA Coeficiente del Material de Cauce Material de cauce muy resistente ) 3 a 4 Material fácilmente erosionable ) 16 a 20 Material aluvial ) 8 a 12 Valor practico ) ) 10 K Valor Seleccionado ) ) 10 Coeficiente del Tipo de Río Para ríos de montaña ) 0.50 Para cauces arenosos ) 0.50 Para cauces aluviales ) 1.00 Valor Seleccionado ) ) 1.00 m 3.00 Cálculo del Tirante Hidraulico del Río Método de Manning - Strickler ( t = (Q / (Ks B S1/2 ))3/5 )Caudal Instantáneo Qin ( m3 / s ) ) ) 264.50 Pendiente del Río S ( m / m ) ) ) 0.03 Coeficiente de Rugosidad para Cauces Naturales Ks ) 13.00 Coeficiente del Material de Cauce K ) ) 370.91 Sección Estable o Amplitud de Cauce B ( m ) ) ) 22.50 Tirante Hidráulico del Río t ( m ) ) ) 0.90 Valores para el Coeficiente de Rugosidad para Cauces NaturalesCauce con fondo solido sin irregularidades ) 40.00 Cauces de rio con acarreo irregular ) 33.35 Cauces de Ríos con Vegetación ) 30 - 35 Cauces naturales con derrubio e irregularidades ) ) 30.00 Ks Cauces de Rio con fuerte transporte de acarreo ) ) 28.00 Torrentes con piedras de tamaño de una cabeza ) ) 25- 28 Torrentes con derrubio grueso y acarreo móvil grueso y acarreo móvil 19- 22 Valor Seleccionado 28.00
  • 4. MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ALIS- YAUYOS. LIMA. GESTION EDIL 2011 - 2014 DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 4 2011 4.00 Cálculo de la Velocidad Media del Río Método de Manning - Strickler ( Vm = Ks R2/3 S1/2 ) Coeficiente de Rugosidad para Cauces NaturalesKs ) ) 28.00 Pendiente del Río S ( m / m ) ) ) 0.03 Perímetro Mojado P ( m ) ) 30.00 Área Hidráulica A ( m2 ) ) ) 14.60 Radio Hidráulico R ( m ) ) ) 0.60 Velocidad Media del Río Vm ( m / s ) ) ) 3.40 5.00 Cálculo del Régimen del Río Número de Froud ( F = Vm / ( g ( A / B ))1/2 ) Velocidad Media del Río Vm ( m / s ) ) ) 3.40 Aceleración de la Gravedad g ( m2 / s ) ) ) ) 9.81 Área Hidráulica A ( m2 ) ) 14.60 Sección Estable o Amplitud de Cauce B ( m ) ) ) 22.50 Régimen del Río F 1.43 FLUJO SUPERCRITICO - PELIGRO 6.00 Cálculo de la Socavación del Río Metodo de LL Lischtvan – Levediev (H22 = Ve/Vm) Tipo de Socavación General en Cauce ) ) No definido Coeficiente en Función al Periodo de Retorno β ) ) ) 0.95 Coeficiente de Contracción µ ) 0.97 Diámetro Medio δ mm ) ) 140.00 Velocidad Erosiva Ve ( m / s ) ) ) 2.50 Socavación del Río Hs ( m ) 0.22
  • 5. MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ALIS- YAUYOS. LIMA. GESTION EDIL 2011 - 2014 DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 5 2011 TABLA 7.00 Cálculo de la Profundidad de Cimentación Método de Lacey ( YM = 0.474 ( Q / f )1/3 )Factor de Sedimentación f ) ) 598.71 Cálculo de la Profundidad de Cimentación YM ( m ) ) ) ) 0.50 8.00 Cálculo del Bordo Libre ( BL = φ x He ) Altura en Función de la Energía CinéticaHe ( m ) ) ) 0.59 Coeficiente de Seguridad φ ) ) ) 1.10 Borde Libre BL ( m ) ) ) ) 0.60 Valores para el Coeficiente de Seguridad - Para Caudales en m3 / s 3000 - 4000 ) 2.00 2000 - 3000 ) 1.70 1000 - 2000 ) 1.40 500 - 1000 ) ) 1.20 φ s 100 - 500 ) ) 1.10 Valor Seleccionado ) ) 1.10 9.00 Cálculo de la Altura Total de la Estructura ( Ht ) Tirante Hidráulico del Río t ( m ) ) ) ) 0.90 Cálculo de la Profundidad de Cimentación YM ( m ) ) ) 0.50 Borde Libre BL ( m ) 0.60 Altura Total de la Estructura Ht ( m ) 2.00
  • 6. MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ALIS- YAUYOS. LIMA. GESTION EDIL 2011 - 2014 DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 6 2011 4.2. Calculoestructural 1.00 Ancho de la Profundidad de Cimentación ( AM ) Profundidad de Cimentación YM ( m ) ) 0.50 Coeficiente de Seguridad ) 1.50 Ancho de la Profundidad de Cimentación AM ( m ) ) 5.10 2.00 Ancho de la Socavación ( AS ) Socavación del Río HS ( m ) ) 0.22 Coeficiente de Seguridad ) 1.20 Ancho de la Socavación AS ( m ) ) 5.10 3.00 Altura Total de la Estructura ( Ht ) Altura Total de la Estructura Ht ( m ) ) 2.00 4.00 Volúmen Por Metro Líneal de la Estructura ( VEST ) Camada Nº de Veces Ancho Alto Largo Volumen Primera 2.00 1.50 1.00 5.00 15.00 Segunda 2.00 Veces 1.00 1.00 5.00 10.00 Total ( m3 ) 25.00 5.00 Cálculo de la Estabilidad de la Estructura - Empuje Activo Teoría de Coulomb ( F1 = ðt2 / 2 ) Peso Especifico del Agua ð ( tn / m3 ) ) 1.00 Tirante Hidraulico del Río t ( m ) ) 0.90 Altura Total de la Estructura Ht ( m ) ) 2.00 Empuje Activo F1 ( tn / m3 ) ) 0.65 Altura en donde Actua el Empuje Activo d ( m ) 0.50
  • 7. MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ALIS- YAUYOS. LIMA. GESTION EDIL 2011 - 2014 DISEÑO HIDRAULICO Y CALCULO ESTRUCTURAL Página 7 2011 6.00 Cálculo de la Estabilidad de la Estructura - Seguridad al Deslizamiento Teoría de Coulomb ( n' = [(w+Ev)cosα+ Eh Senα ]Tg ø +(w+Ev)Senα / Eh Cos α ) Empuje Activo F1 ( tn / m3 ) ) 0.65 Angulo de Friccion del Terreno ø ) 30.00 Angulo Formado por Plano de Empuje y Horizontal ß ) 90.00 90.00Angulo del talud del Material Sobre el Muro α ) 0.00 Peso Especifico del Relleno ðrell ( tn / m3 ) ) 2.40 2.40Peso Especifico del Gavion ðgav ( tn / m3 ) ) 1.68 Porcentajes de Vacios µf ) 0.30 Peso Seco del Relleno ( tn / m3 ) ) 1.68 Peso de la Estructura ( tn ) ) 50.40 50.40Empuje Vertical Ev ( tn / m3 ) ) 0.33 Empuje Horizontal Eh ( tn / m3 ) ) 0.63 Seguridad al Deslizamiento n' 78.01 Bien ) 7.00 Cálculo de la Estabilidad de la Estructura - Verificación de la Seguridad al Volteo Teoría de Coulomb( N= MR/MV) Momento Vertical MV ( tn - m ) ) 0.46 50.40Momento Resultante MR ( tn - m ) ) 50.59 Excentricidad del Momento Resultante e ( m ) ) -0.16 Bien Seguridad al Volteo N 110.70 Bien )