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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE
LA FUERZA ARMADA NACIONAL
NUCLEO-TACHIRA
DISEÑO DE PROTECCION HIDRAULICA EN EL RIO TORBES, SECTOR PUENTE REAL, INTERSECCIÓN DE LA CALLE NUEVE CON
AVENIDA MARGINAL DEL TORBES, MUNICIPIO SAN CRISTOBAL ESTADO TACHIRA.
AUTORES:
CAMPOS VICTOR CI-21221825
MANRIQUE NELSON CI-21086925
VALERO JOSE CI-21219349
TUTOR: ING. FREDDY PRATO
SAN CRISTOBAL, ENERO DE 2012.
INDICE
PORTADA
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
CAPITULO I
CAPITULO II
CAPITULO III
CAPITULO IV
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
INTRODUCCION
CAPITULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del problema
La superficie terrestre se encuentra en un proceso de cambio más
o menos gradual y permanente, se conjugan aquí los procesos de
formación de roca y movimientos de sedimentos por causa de los agentes
atmosféricos para iniciar en la ruptura, desgaste y traslado de los
materiales en causes de ríos y quebradas. Así, a faz de la tierra está en
diferentes etapas de lo que es una constante generación y cambio en los
relieves hidráulicos, la mayoría de los casos son imperceptibles para el
ojo no entrenado.
Los problemas en las cuencas hidrográficas de Venezuela están
asociados a los continuos cambios de climáticos causados por la
deforestación de bosques en las zonas altas de las cuencas, degradación
de los suelos, generación y arrastre de sedimentos, alteración del régimen
fluvial, contaminación de las aguas y los suelos.
En el Estado Táchira, como consecuencia de las fuertes lluvias
registradas en los últimos años, se han presentado una serie de
desbordamientos en los ríos Tórbes, Zúñiga y las Quebradas La Bermeja
La Machiri. Recientemente el municipio Independencia se vio afectado
por un desbordamiento del talud este de la Quebrada La Parada,
ocasionando desplazamiento de las viviendas hacia el cauce,
produciéndose una presa que elevo el nivel de las aguas, desviándolas
hacia la vía principal de Zorca, sector Pie de Cuesta.
Particularmente en el municipio San Cristóbal, cuyas
características topográficas se extienden bajo una sucesión de terrazas
aluviales y relieves montañosos que presentan una gran afluencia de
aguas en quebradas y ríos, donde los causes aumentan producto de las
diversas precipitaciones y grandes pendientes que varían entre un 15 y
65%. El municipio se ve afectado por desbordamientos e inundaciones
constantemente, causando el deterioro de las vías de comunicación tanto
internas como externas.
Esto trae como consecuencia que la acción combinada de los flujos
terrestres como el agua de escorrentía, diversas lluvias combinadas a los
procesos de desintegración y arrastre de sedimentos, provoquen en el
cauce del rio Tórbes una gran variedad de crecidas, socavamientos
laterales y levantamientos de capas asfálticas en las avenidas que
circundan al cauce del rio. No es de extrañar, entonces que violentos
procesos de desbordamiento, inundaciones y socavamientos generen
aquí desastres con frecuencia lo suficientemente altos para incentivar un
estudio sistemático.
En ese sentido interesa conocer el comportamiento que han tenido
los desbordamientos del rio Tórbes, específicamente en el sector de
Puente Real, intersección de la calle nueve con Avenida Marginal del
Torbes, municipio San Cristóbal, Estado Táchira; considerando
especialmente aquellos eventos que implican pérdidas materiales y vidas
humanas. En la mayoría de los desbordamientos intervienen múltiples
factores, como consecuencia de intensas lluvias; algunas se desarrollan
durante varios días, pero otras pueden ser violentas e incontenibles en
pocos minutos, generando peligros como las inundaciones, los torrentes
y los deslaves.
Se puede aclarar que este proceso puede cambiar, tanto entre
localidades como para un mismo sitio a través del tiempo; de allí que
resulta interesante averiguar el comportamiento espacial y temporal que
han tenido los desbordamientos en el municipio. Para realizar un estudio
adecuado y detallado de los distintos factores que influyen en los
desbordamientos, con posibles pronósticos, se requiere de la utilización
de gran cantidad de tiempo y recursos económicos.
Por lo anteriormente expuesto se propone un estudio de los
desbordamientos del rio Tórbes, sector Puente Real, intersección de la
calle nueve con Avenida Marginal del Torbes, con el propósito de evaluar
las condiciones del sector objeto de estudio, logrando de esta forma
determinar el factor hidrológico que puede servir como base para el
diagnostico de estos desbordamientos de ríos y así, dar posibles
soluciones.
Teniendo en consideración la problemática planteada y de acuerdo
al estudio que se tiene planteado, los autores de la investigación definen
las siguientes interrogantes:
¿Cuál es la situación actual que presentan los taludes del rio
Tórbes, sector Puente Real, intersección de la calle nueve con Avenida
Marginal del Torbes, municipio San Cristóbal, Estado Táchira?
¿Cuáles son las posibles soluciones a la problemática planteada en
el sector de estudio?
¿Cuál sería la protección hidráulica seleccionada para aportar una
solución al problema?
¿Cómo se representa gráficamente el problema en la presente
investigación?
OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN
Objetivo General
Diseñar una protección hidráulica en el rio Tórbes, sector Puente
Real, intersección de la calle nueve con Avenida Marginal del Torbes,
municipio San Cristóbal, Estado Táchira.
Objetivos Específicos
Analizar la situación actual que presentan los taludes en el rio Tórbes,
sector Puente Real, intersección de la calle nueve con Avenida
Marginal del Torbes, municipio San Cristóbal, Estado Táchira. Estudiar posibles soluciones a la problemática planteada en el sector
de estudio.
Diseñar el tipo de protección hidráulica seleccionada para aportar una
solución al problema.
Representar por medio de una maqueta el problema y su posible solución.
JUSTIFICACIÓN
Este diagnostico está orientado a reflejar un área susceptible a
desbordamientos. Teóricamente se puede proyectar en base a factores
físicos asociados con la problemática existente, puesto que no es posible
determinar cuando han de ocurrir los desbordamientos, aun con la mejor
información disponible. Es posible identificar el área susceptible a ello; por
lo tanto, se discutirán algunos de los conceptos relacionados con la
susceptibilidad a los desbordamientos; los diferentes tipos, la naturaleza
relativa, la zonificación del peligro; su relación con las actividades de
desarrollo y como mitigar sus efectos.
Esto condujo a elaborar la presente investigación para contemplar
varios fines; el primero de ellos es, tener un conocimiento amplio de las
características, condiciones y métodos que se emplearan en la
construcción de una protección hidráulica, así también todos y cada uno
de los reglamentos, leyes y restricciones que se deberán tomar en cuenta
para poder realizar el diseño del mismo, conforme a lo establecido por las
instituciones nacionales competentes.
A estas áreas se le deberá dar prioridad para introducir algunas
medidas de mitigación. En consecuencia este estudio permitirá evaluar en
como usualmente los desbordamientos no están sujetos a una evaluación
del peligro, pues no hay una base para establecer la probabilidad de su
ocurrencia en determinado periodo.
Finalmente, teniendo en cuenta la información obtenida por la
comunidad se propone diseñar una protección hidráulica para proteger el
sector con la intención que el agua fluya de manera correcta para evitar
la socavación en la orilla del rio, lo que traería como resultado aminorar la
problemática existente en la comunidad de puente real.
ALCANCE
El presente proyecto contempla la realización de estudios
necesarios para el diseño y localización de una protección hidráulica a lo
largo del cauce del rio, en sector Puente Real, intersección de la calle
nueve con Avenida Marginal del Torbes
Esta investigación es un esfuerzo encaminado a sistematizar y
facilitar la aplicación teórica y práctica de los principios científicos de la
hidrología y la hidrodinámica a los problemas de socavamiento de
taludes, en los que se ve afectada la comunidad producto de los
desbordamientos generados por el rio.
DELIMITACION
El estudio y diseño de una protección hidráulica es definido por sus
autores, en la intersección de la calle nueve, sector Puente Real con la
Avenida Marginal del Torbes, que presenta coordenadas 7° 46' 34.44" N
72° 14' 27.74" W, y pertenece a la Parroquia San Juan Bautista, Municipio
San Cristóbal, Estado Táchira.
Fuente: https://maps.google.co.ve/maps?hl=es-419&tab=wl
CAPITULO II
MARCO REFERENCIAL
Antecedentes de la investigaciónEl Río Tórbes nace en el Páramo El Zumbador y desemboca en el
río Uribante, este se asienta sobre la ribera izquierda, de la ciudad capital
del Estado Táchira, San Cristóbal, su longitud aproximada es de 82 km;
Sus aguas tienen un color rojizo como consecuencia de su paso por
tierras arcillosas características de la región. Recibe parte de su caudal
del curso de las quebradas Machirí, la Bermeja y el río Quinimarí.
Este rio en los últimos años se ha visto desbordado por varias
crecidas que han producido daños materiales a las estructuras
adyacentes, a los terrenos y a las propiedades aledañas a su cauce. El
más reciente de sus estragos se origino en el puente libertador el día 19
de abril del 2012, donde la estructura se vio afectada producto de las
socavaciones en la base del puente a causa de la gran cantidad del
caudal que pasaba por el sector. La parte del cono de inyección del río
Torbes y la quebrada La Machirí dan impacto hacia el lado sur del río y
luego se desplaza directo hacia la pila, que es afectada debido al
asentamiento y un efecto de torsión en la viga de carga del eje de la pila 7
sentido norte sur.
Producto de las persistentes lluvias se origino el socavamiento de
más de la mitad de la calzada en la avenida Marginal del Torbes a la
altura del elevado de Puente Real en el sentido norte-sur. Así mismo se
puede destacar que a la altura del barrio El Lago la crecida arrasó con
1.200 metros de construcción de galpones, ocasionándole también la
muerte del señor Estanislao Cacique y dejando más de 1.000 personas
afectadas por el temporal.
MARCO TEORICO
1. Cuenca hidrográfica. Una cuenca hidrográfica es un área de terreno que drena agua en
un punto común, como un riachuelo, arroyo, río o lago cercano. Cada
cuenca pequeña drena agua en una cuenca mayor que, eventualmente,
desemboca en el océano. Estas áreas son de vital importancia para la
conservación de la Tierra, de allí que el agua constituye un recurso
natural que debe ser utilizado racionalmente.
1.1 Procesos erosivos en la cuenca: la cuenca vertiente contribuye con
sedimentos a la carga total de una corriente natural de dos maneras:
Remoción en masa: este proceso está asociado con
deslizamientos de grandes masas de material solido que se han
concentrado en sitios inestables. La inestabilidad es causada por factores
geotécnicos que tienen que ver con las pendientes de los taludes, el
manejo inadecuado del suelo, la tala de árboles y el almacenamiento de
agua en los suelos.
El deslizamiento se produce directamente sobre uno de los
márgenes de una corriente natural el material deslizado se deposita sobre
un lecho obstruyendo el paso libre de agua, a medida que pasa el tiempo
el mismo flujo de agua se encarga de transportar el material hacia aguas
abajo, parte como carga de fondo y parte en suspensión. Sus
deslizamientos se producen lejos de las corrientes de agua, entonces
solamente una parte del material puede llegar a las corrientes por erosión
hídrica.
Precipitación: la precipitación es una parte importante del ciclo
hidrológico, responsable del depósito de agua dulce en el planeta y, por
ende, de la vida en nuestro planeta, tanto de animales como vegetales,
que requieren del agua para vivir. La precipitación es generada por las
nubes, cuando alcanzan un punto de saturación; en este punto las gotas
de agua aumentan de tamaño hasta alcanzar el punto en que se
precipitan por la fuerza de gravedad.
Es posible inseminar nubes para inducir la precipitación rociando
un polvo fino o un químico apropiado (como el nitrato de plata) dentro de
la nube, acelerando la formación de gotas de agua e incrementando la
probabilidad de precipitación, aunque estas pruebas no han sido
satisfactorias, prácticamente en ningún caso.
2. Socavamiento del terreno. Según, Thomas. M (2009), Son deslizamientos de masas de tierra
o rocas por una pendiente que ocasionan perdida del material que es
producido por medio de las corrientes del cauce al momento en que los
volúmenes de agua chocan con los bordes del cauce ocasionan
deslizamientos de una porción del suelo debido a la pérdida del esfuerzo
cortante, e infiltración de las aguas y sismos entre, otros.
3. Estudios hidráulicos. Contienen los aspectos de hidráulica fluvial que tienen que ver con
las características del sitio del cruce, la relación nivel y en el cauce, las
velocidades y las trayectorias del flujo, la geomorfología del cauce y las
magnitudes de las fuerzas que afectan el fondo del cauce, los márgenes y
la estructura de la obra
Para la determinación de la profundidad que debe tener el
conducto por debajo del lecho es necesario realizar estudios hidráulicos
de las corrientes y estimar profundidades de socavación, para la
seguridad de las instalaciones de conexión se deben analizar los niveles
máximos de la corriente y las protecciones de os márgenes como sus
estudios las herramientas más modernas, utilizando la modelación
matemática como pieza fundamental en la obtención de resultados.
3.1 Velocidad del agua: son corrientes de agua que discurren de forma
permanente y continua por un cauce fijo y nacen en las sierras altas y
fluyen pendientes abajo hasta desembocar en un rio mayor, un lago o el
mar, el agua no permanece inmóvil, si no que está sometida a un continuo
movimiento durante el que se producen cambios de un estado a otro, que
se denomina ciclo de agua.
La velocidad son los metros por segundo que recorre un rio y el
caudal son los metros cúbicos de liquido que pasan por segundo en un
sitio determinado, las irregularidades topográficas del lecho ofrecen una
resistencia al paso del mismo, a esta se llama rugosidad la difusión
turbulenta es el esparcimiento de partículas en el H2O, causado por la
rugosidad.
3.2 Caudal: es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo
normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por
un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica
en el caso en el caso de cuencas de ríos o arroyos, los caudales
generalmente se expresan en metros cúbicos por segundo o miles de
metros cúbicos por segundo. Son variables en tiempo y en el espacio y
esta evolución se puede representar con los denominados hidrogramas
con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de
tiempo.
3.4 Escorrentía superficial: es importante comprender que la mayoría de
los estudios hidrológicos están ligados al aprovechamiento del agua
superficial y a la protección contra fenómenos provocados por su
movimiento. En este contexto Sáenz (1999), dice: “La escorrentía
superficial es el fenómeno as importante desde el punto de vista de
ingeniería, consiste en la ocurrencia y el transporte del agua en la
superficie terrestre”.
4. Tipos de protección hidráulica. Según Merrit (1992). Describe que la ingeniería hidráulica incluye la
aplicación de las teorías de mecánica de fluidos, hidrología y suministro
de agua para construir dispositivos que funcionan con líquidos, por lo
general agua pero cuando nos llegan caudales extraordinarios,
participamos en su control y protegemos de su fuerza destructoras que
causa daños en toda obra civil que es necesario realizar.
Por consiguiente, es importante destacar que los problemas
hidráulicos la mayoría de las veces no son idénticos, por lo tanto la
necesidad de controlar los procesos de erosión, socavación y
deslizamiento por efectos de las aguas, ha preocupado a los ingenieros
durante siglos para buscar soluciones rápidas, económicas y duraderas.
4.1 Bolsacreto: permite dar una solución más rápida y económica que
los sistemas tradicionales. La función fundamental del elemento geocreto
es el aporte de peso mediante la fabricación de bloques en sitio por medio
de bombeos hidráulicos de mortero (arena, agua, cemento) y fibra de
polipropileno en sacos de grandes dimensiones confeccionados en
material sintético los cuales son muy livianos y una vez llenos pueden
alcanzar pesos considerables de hasta cuarenta toneladas según las
dimensiones del bolsacreto.
Una de las grandes ventajas del sistema es la rapidez de la
construcción de grandes estructuras de defensa y protección,
aproximadamente veinte veces más rápido que los gaviones debido a lo
versátil al sistema de llenado, usando para las mismas unidades
bombeadas de concreto rápido transporte e instalación, es importante
destacar que el proceso de llenado se efectúa por medio de bombeo
hidráulico, lo cual permite instalar el equipo de mezclado y cercano al sitio
de la obra de manera que no es necesario vías de acceso o dañar
estructuras.
La necesidad de proteger algunas estructuras hidráulicas,
márgenes de ríos, playas los estribos y pilas de puentes de la erosión
causada por la velocidad de las aguas, hace que se deban ejecutar obras
para desarrollar dicha protección. Bolsacreto se confeccionan según
dimensiones establecidas (1 m3 o 2 m3).
Para optimizar su manejo, utilización y colocación en el lugar de
trabajo, la bolsacreto PAVCO contiene la masa de mortero o de concreto
conformado un enrocado de gran tamaño, adecuado para obras de
protección de riveras y estabilización de taludes. El tipo de tejido permite
la salida del agua amasado con facilidad, favoreciendo así el fraguado de
la mezcla, sin que se presente pérdida de cemento cuando el agua de
amasado sale a través del bolsacreto PAVCO. Las cintas que configuran
el textil se degradan mucho tiempo después de haber fraguado el
concreto, que constituirán este tipo de enrocado artificial.
4.1.2 Colocación: Los bolsacretos PAVCO, deben ser colocados en el
lugar que previamente ha sido establecido por el diseñador o pueden ser
lanzados al agua cuando sea necesario. Se debe recordar que se está
manejando un enrocado artificial, pero que durante el vaciado del material
dentro del Bolsacreto PAVCO, está en forma líquida y no ha adquirido la
suficiente resistencia a la compresión. Se debe desarrollar entonces una
traba, para que los bolsacretos una vez fraguados mantengan la
estabilidad necesaria, de tal forma que puedan soportar el embate de las
aguas o empujes que provengan del espaldón.
Las características del mortero o concreto de relleno utilizado para
los Bolsacretos PAVCO, deberán cumplir con las propiedades mínimas
aceptadas para la elaboración de estas mezclas. Esto incluye la calidad
de: los áridos, el agua y el cemento. Así como los procedimientos para su
elaboración, transporte y colocación, que permitan asegurar su calidad.
La resistencia a la compresión simple de estas mezclas, deberá ser
recomendada en el diseño según el uso de estos enrocados artificiales,
pero bajo ninguna circunstancia podrá ser inferior a los 105 kg/cm2
(1500psi) para evitar el desgaste por abrasión.
4.1.3 Campos de aplicación:a) En estabilidad de taludes: se utilizan generalmente en la conservación
de los taludes que estén expuestos a corrientes de agua (líneas costeras,
ríos o canales). Son una alternativa a los métodos tradicionales tales
como el rip-rap, los gaviones y los muros de contención por gravedad en
concreto.
b) En reparaciones estructurales: en la reparación de pilas y muros
solucionan inconvenientes, pues no necesitan de formaletería rígida,
adicionalmente se pueden colocar y fundir por debajo del nivel del agua.
En estructuras hidráulicas:
c) En la construcción de estructuras tales como espolones y rompeolas,
donde trabajan como estructuras disipadoras de energía y/o como
manejadoras de líneas de corriente, evitando el deterioro en las orillas,
además del costoso transporte y la colocación de grandes enrocados.
4.1.4 Ventajas:a) Sobresale su facilidad en el transporte y almacenamiento, los
bolsacreto PAVCO son llevados vacios hasta el sitio de la obra, donde
posteriormente son llenados y colocados, lo cual permite el manejo de
grandes volúmenes a bajos costos.
b) Se puede lograr la protección de grandes áreas en un corto periodo de
tiempo, debido a la velocidad de construcción que permite esta
tecnología. Presenta una fácil adaptación a superficies irregulares, puesto
que durante el proceso de llenado el bolsacreto PAVCO adquiere la forma
del medio circundante.
c) Reducen significativamente los costos del proyecto, esta tecnología no
requiere generalmente de equipos pesados de construcción, se necesita
una mano de obra especializada y se obtiene grandes rendimientos.
d) Son resistentes al choque con el agua en estructuras hidráulicas,
reemplazar los sistemas tradicionales de protección con gaviones,
enrocados naturales y muros de contención en concreto.
4.1.5 Presentación:La dimensión de los Bolsacretos PAVCO 1101 y 1401 es de 1.2 x 2.4
metros, con una capacidad aproximada de un metro cúbico (2.2 Ton.)
para una altura de llenado de 40 cm. y los Bolsacretos PAVCO 1102 y
1402 de 2.7 x 1.85 metros, con una capacidad aproximada de 2 metros
cúbicos (4.4 Ton.) para una altura de llenado de 45 cm. Dependiendo de
las condiciones de la instalación se seleccionará la referencia apropiada,
según las recomendaciones de diseño.
Tabla Nº 1, especificaciones técnicas de bolsacretos PAVCO.
Figura N 1, Bolsacreto
Fuente:http://www.google.co.ve/imgres?q=bolsacreto. (2009)
4.2 Espigón: según Maza Alberto (1999), señala que son los elementos
de protección hidráulica con estructuras que están unidas a la margen e
interpuestas a la corriente, también se caracterizan por tener uno de sus
extremos anclado en una orilla y otro dirigido hacia aguas adentro, lo que
permite desviar y alejar la corriente de sus laterales y evitar que esta
arrastre las partículas que forman, un espigón es una estructura no lineal
(predomina la longitud sobre las otras dimensiones) construida con
bloques de piedras de dimensiones considerables, o de elementos
prefabricados de hormigón llamados tetrápodos.
4.2.2 Longitud de los espigones: el primero debe tener la mayor
longitud posible (igual al tirante) y los siguientes aumentaran
gradualmente hasta llegar al borde del canal deseado. La longitud de
estos últimos estará dada por la distancia entre los puntos de arranque, y
la frontera delineada como nueva ribera; esta dependerá también de la
inclinación de los espigones y su separación “S” que Está directamente
relacionada con la longitud de los espigones, su forma, su localización (si
están ubica-dos en un tramo recto del río o en el lado externo de una
curva) y su orientación.
También es importante la presencia de un adecuado
empotramiento, ya que su presencia puede permitir un aumento del
espaciamiento de hasta 20% en relación a espigones no empotrados.
4.2.3 Separación o espaciamiento entre espigones (S): La separación
se mide hacia aguas abajo entre el punto de arranque en el margen de
dos espigones consecutivos y depende de la longitud del espigón de
aguas arriba, esta es muy importante para la implementación de los
espigones porque, de esta dependerán los resultados obtenidos, es decir
una separación muy corta es solución que provoca gran sedimentación
entre los espigones y consecuentemente la plena recuperación del
margen erosionado, si esta es la finalidad de la obra.
Una separación media es una solución que solamente evita el
avance de la erosión sobre el margen; encaso de ser necesario, puede
ser fácilmente corregida prolongando los espigones o construyendo
espigones adicionales, más cortos, en los sitios amenazados. Una
separación grande es una solución que puede evitar el avance de la
erosión sobre el margen en crecidas menores, no necesariamente en
crecidas más importantes.
Figura N 2, Espigones.
Fuente:http://www.google.co.ve/imgres?sertq=espigones. (2010)
4.3 Gavión: sus contenedores de piedras retenidas con malla de
alambre, se colocan a pie de obra desarmados y, una vez en su sitio, se
rellenan con piedras del lugar como la operación de armado y relleno.
Los gaviones se fabrican con mallas (de triple torsión y escuadrada tipo
8x10 cm) de alambre de acero (con bajo contenido de carbono) de
2.7mm, al que se le da tres capas de galvanizado, con 270 gramos de
zinc. Las aristas de los gaviones refuerzan también con alambre para el
amarre de las piezas de 2.2mm.
4.3.1 Ventajas y características. a) Flexible: El gavión una vez relleno con piedra sufre deformaciones, y
aun así continúa sin perder eficiencia en el caso de presentarse una
falla en el suelo.
b) Resistencia: Proporciona dominio en todos los esfuerzos de
compresión, tensión y torsión.
c) Permeable: El gavión relleno, no contiene aglutinantes ni
cementantes, por lo que quedan huecos o intersticios. Disipa la energía
del agua, Disminuye los empujes hidrostáticos. Permite tener saneados
los terrenos aledaños a las estructuras.
d) Durabilidad: La materia prima del Gavión, está provista de un
recubrimiento que logra retrasar los efectos del medio ambiente sobre el
acero.
Figura N 3, Gavión.
Fuente:http://www.google.co.ve/imgresgavion80&ge=1&. (2008)
4.4 Muro: se define como toda estructura continua que de forma activa o
pasiva un efecto estabilizador sobre una masa de terreno. El carácter
fundamental de estos el de servir de elemento de contención de un
terreno que e n unas ocasiones es natural y en otras un relleno artificial.
4.4.1 Muros de gravedad: son aquellos cuyo peso contrarresta el
empuje del terreno. Dadas sus grandes dimensiones, prácticamente no
sufre esfuerzos flectores, por lo que no suele armarse. Los muros de
gravedad a su vez pueden clasificarse en:
Muros de hormigón en masa. Cuando es necesario, se arma el pie
(punta y/o talón).
Muros de mampostería seca. Se construyen mediante bloques de roca
Muros de escollera. Se construyen mediante bloques de roca de mayor
tamaño que los de mampostería.
Muros prefabricados o de elementos prefabricados. Se pueden realizar
mediante bloques de hormigón previamente fabricados.
Muros aligerados. Aquellos en los que los bloques se aligeran (se
hacen huecos) por diversos motivos (ahorro de material, reducción de
peso).
Muros jardinera. Si los bloques huecos de un muro aligerado se
disponen escalonadamente, y en ellos se introduce tierra y se siembra, se
produce el muro jardinera, que resulta mucho más estético, y de menor
impacto, ver rocalla.
4.4.2 Muros estructurales: son muros de hormigón fuertemente
armados. Presentan ligeros movimientos de flexión y dado que el cuerpo
trabaja como un voladizo vertical, su espesor requerido aumenta
rápidamente con el incremento de la altura del muro. Presentan un
saliente o talón sobre el que se apoya parte del terreno, de manera que
muro y terreno trabajan en conjunto.
Siempre que sea posible, una extensión en el puntal o la punta con
una dimensión entre un tercio y un cuarto del ancho de la base suministra
una solución más económica.
Los distintos tipos de muros estructurales son los muros "en L", "en
T". En algunos casos, los límites de la propiedad u otras restricciones
obligan a colocar el muro en el borde delantero de la losa base, es decir,
a omitir el puntal. Es en estas ocasiones cuando se utilizan los muros en
L.
Como se ha indicado, en ocasiones muros estructurales verticales
de gran altura presentan excesivas flexiones. Para evitar este problema
surge el 'muro con contrafuertes', en los que se colocan elementos
estructurales (contrafuertes) en la parte interior del muro (donde se
localizan las tierras). Suelen estar espaciados entre sí a distancias iguales
o ligeramente mayores que la mitad de la altura del muro. También
existen muros con contrafuertes en la parte exterior del mismo.
En ocasiones, para aligerar el contrafuerte, se colocan elementos
con un tirante (cable metálico) para que trabaje a tracción. Surgen así los
“muros atirantados”.
Figura N 4, Muros de Contención
Fuente: Google, Fratell G, (2003) Suelos Fundaciones y Muros
MARCO LEGAL
A partir de la promulgación de la Ley Orgánica del Ambiente en
1976, arranca el verdadero Derecho Ambiental en Venezuela, incitando la
creación de instituciones especializadas; la elaboración de estudios
jurídicos sobre el tema; y la aparición de una variedad de leyes, decretos,
resoluciones y ordenanzas coherentes y con un objetivo único y la
sensibilización más pronunciada de la colectividad hacia los problemas
del entorno.
El conjunto de textos jurídicos cuyos mandatos pueden tener
repercusión en caso de una intervención ambiental es muy extenso y
variado, desde la definición de los organismos y entidades que tienen
competencia directa sobre el ambiente, en su desarrollo y administración,
hasta la protección, reglamentación y regulación de su uso. Se presentan
atendiendo a su jerarquía; en los de igual jerarquía se seguirá el orden
cronológico. Así, encontraremos primero la Constitución, luego las leyes
orgánicas y luego las leyes ordinarias. Por último se dedicará un punto a
los decretos correspondientes. En este caso particular las leyes
principales son:
“Normas sobre Vigilancia, Inspección y Control de las Obras
Hidráulicas”; promulgada en Gaceta Oficial de la República de Venezuela
No. 35.765 del 02 de Agosto de 1995.
“Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los
Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos”; promulgada en Gaceta
Oficial de la República de Venezuela No. 5.021 Extraordinario del 18 de
Diciembre de 1.995. Deroga los Decretos Nos. 2.221, 2.222, 2.223 y
2.224 de fecha 23-04-92, Gaceta Oficial de la República de Venezuela
No. 4.418 Extraordinario del 27 de Abril de 1992.
CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
Se define el marco metodológico como el conjunto de acciones
destinadas a describir y analizar el fondo del problema planteado, a través
de procedimientos específicos que incluye las técnicas de observación y
recolección de datos, determinando el “cómo” se realizará el estudio, esta
tarea consiste en hacer operativa los conceptos y elementos del problema
a estudiar.
Tipo de InvestigaciónEl presente estudio se ubica dentro del nivel de investigación
mixto, cuyo su propósito es el diseño de una Protección Hidráulica en el
sector de Puente Real, intersección de la calle nueve con Avenida
Marginal del Torbes, esta investigación es considerada descriptiva, por
ser basada en las representaciones de los aspectos y características de
una realidad para analizar y determinar sus rasgos sobresalientes; así
mismo se considera como una investigación de campo, al ser realizada
directamente en el lugar donde se presenta el problema,
Hernández y Mendoza (2008) citan que “Los métodos mixtos
representan un conjunto de procesos sistemáticos, empíricos y críticos de
investigación e implican la recolección y el análisis de datos cuantitativos
y cualitativos, así como su integración y discusión conjunta, para realizar
inferencias producto de toda la información recabada y lograr un mayor
entendimiento del fenómeno bajo estudio”.
Ribas (1995), define la investigación descriptiva como “aquella
que permite obtener información acerca del fenómeno o proceso, para
describir sus implicaciones”. (p.54). Por otra parte La investigación de
campo según Arias (2004) “consiste en la recolección de datos
directamente de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o
controlar variables alguna”. (p. 94).
Diseño de la InvestigaciónPara Hernández. Fernández y Baptista (2006), el diseño se refiere
al plan o la estrategia concebidos para obtener la información que se
desee. El investigador utiliza su diseño para analizar la certeza de las
hipótesis y formulas en un contexto específico. El diseño de la
investigación puede ser experimental o no experimental. La esencia del
diseño experimental es que requiere la manipulación intencional de una
acción para analizar sus posibles resultados. Es decir, trata de generar
una medición causa/efecto. En tanto que la investigación no experimental
es aquella que se realiza sin manipular deliberadamente las variables. Lo
que se hace en este tipo de investigación es observar fenómenos tal
como se dan en su contexto, para después analizarlos.
El diseño de la investigación de este proyecto será experimental,
puesto que no se pretenden modificar las variables, y se limitara a obtener
información sobre la problemática y a las posibles soluciones a la misma ,
estableciéndose como un proyecto factible, definido por Barrios (1998),
como: “…la elaboración de una propuesta de un modelo operativo
variable para solucionar problemas de tipo práctico, y satisfacer
requerimientos o necesidades de organizaciones o grupos sociales:
pueden referirse a la formulación de políticas, programas, tecnologías,
métodos o procesos.” (p.7); por lo que las ideas citadas anteriormente,
hacen referencia a un diseño que se puede ejecutar con el fin de buscar
la solución de diversas necesidades de un grupo social.
Fases de la investigacion1. Definir el tema de estudio.
2. Investigar informacion referente al tema de estudio.
3. Identificar el sector o área a trabajar.
4. Recaudar, analizar y describir información teórica, referente a los
problemas específicos, ocasionados por el rio en el sector.
5. Definir las potenciales causas y antecedentes que generan los
problemas.
6. Investigar y analizar las posibles soluciones a los inconvenientes, en
relación al diseño de una protección hidráulica.
7. Determinar, y diseñar el tipo de protección hidráulica correcta para
proporcionar una solución.
8. Establecer los parámetros de diseño.
9. Representar gráficamente por medio de una maqueta la posible
solución al problema planteado.
Técnicas de Recolección de DatosPara llevar a cabo la recopilación de datos e información se
utilizaran tanto fuentes de datos primarias como secundarias. Hernández,
Fernández y Baptista (2006) explican que las fuentes primarias son
aquellos datos o información que se obtiene específicamente para el
estudio que se va a realizar. Estos incluyen entrevistas, observación,
encuestas entre otras. Las fuentes secundarias son los datos que ya
existen y se obtienen de documentos relativamente más fáciles de
conseguir se debe procurar que sea información actualizada y aplicable a
la investigación
Los datos primarios de este proyecto pretenden obtenerse
mediante la técnica de observación directa que consiste en el uso
sistemático de nuestros sentidos, orientados a la captación de cualquier
hecho, fenómeno o situación que se produzca en la naturaleza o en la
sociedad en función de unos objetivos de investigación pre-establecidos
en el área de estudio.
Los datos secundarios servirán para conocer la diversidad de
problemas ocasionados por el rio Tórbes. Estos antecedentes provendrán
de fuentes proporcionadas de la red de internet, artículos periodísticos,
trabajos realizados anteriormente con el objeto de conocer e identificar las
experiencias asociadas a la problemática planteada para el posterior
diseño y cálculos que conllevaría la protección hidráulica a implementar
en el área.
Instrumentos de Recolección de Datos
Los instrumentos utilizados para la recopilación de la información
fueron registros descriptivos y fuentes de internet; Para clasificar los
datos obtenidos se utilizo la técnica de análisis de contenido que consiste
en la lectura y relectura de los textos, documentales. Para ir determinando
y agrupando estos datos de manera más ordenada y clasificada.
CAPITULO IV
PROPUESTA
Información sobre la cuenca, área y pendientes del rio Torbes
En la fase diagnostica se pudo denotar que el rio Torbès nace en
el Paramo El Zumbador, Municipio Andrés Bello. En el municipio San
Cristóbal, Estado Táchira, se asienta sobre su ribera izquierda,
geográficamente se desplaza al Nor-Oeste de la depresión Tachirense y
corta transversalmente el sector de puente real, desemboca en el río
Uribante y pertenece a la cuenca del río Apure.
Siendo el Rio Torbes el generador del caudal, es necesario
determinar los niveles de creciente que pueden ser esperados, para ello
en este capítulo se hace referencia al sector hidrográfico en estudio.
Actualmente el rio en la mayor parte de su recorrido presenta algunas
protecciones hidráulicas, aunque en algunos sectores sus aguas circulan
sin ninguna medida de protección para el suelo y para los terrenos
aledaños donde su recorrido presenta un evidente peligro a los
socavamientos y desbordamientos.
Estudio hidrográfico de la cuenca
En este estudio se realizo lo correspondiente a la disertación de la
creciente del Rio Torbes, con el fin de analizar según la factibilidad de las
inundaciones y daños probables de las aguas en exceso a los taludes e
infraestructuras del sector de estudio aguas abajo, donde se estudiara lo
siguiente:
1. Diseño estructural.Los autores de la investigación, establecen como procedimiento de
desarrollo sustentable a los problemas presentes en el sector de estudio,
el diseño de una estructura hidráulica de bolsacreto. Este proyecto se
basa en gran parte a la experiencia adquirida, complementada con
información de ensayos en modelos, es importante destacar que no existe
para el presente diseño ningún método analítico exacto, pero hay ciertas
fórmulas que pueden usarse para un diseño seguro.
1.1 FórmulasLos taludes y peso de los elementos se diseñan para resistir la
acción del cauce, por lo general se sigue el criterio que se presenta a
continuación:
La siguiente ecuación fue propuesta por Hudson para determinar la
relación entre el peso y talud para distintas alturas de caudal.
W= δs∗H3
Κ d∗( δsδw−1)3
∗cot α
Donde:
W, peso del elemento (kg)
Kd, coeficiente de estabilidad de Hudson (ton m / m3)
H, altura del caudal de diseño (m)
α, ángulo que forma el talud con respecto a la horizontal.
δs, peso volumétrico del elemento (m / m3)
δw, peso volumétrico del agua
2. Caudal de diseño.Para la determinación del caudal, el investigador se baso
en el método indirecto de área-pendiente. A veces se presentan
crecientes en sitios donde no existe ningún tipo de instrumentación y cuya
estimación se requiere para el diseño de estructuras hidráulicas tales
como puentes o canales. Las crecientes dejan huellas que permiten hacer
una estimación aproximada del caudal determinando las propiedades
geométricas de 2 secciones diferentes, separadas una distancia L y el
coeficiente de rugosidad en el tramo. Supóngase que se tiene un tramo
de río con profundidades Y1 y Y2 en las secciones 1 y 2 respectivamente,
siendo NR el nivel de referencia:
Aplicando la ecuación de Bernoulli se tiene:
v12
2∗g+h1=h2+ v2
2
2∗g+hf
Donde: h= Y+Z y hf son las pérdidas de energía que se pueden hallar
usando la fórmula de Manning:
VA=Q=1n¿ RH 2/3¿ Sf
12
Donde: V= velocidad en m/s, RH= radio hidráulico en m, Sf=pendiente de
la línea de energía, A= área de la sección transversal en m2, n: coeficiente
de rugosidad de Manning.
La metodología que debe seguirse es la siguiente:
a) Asumir que V1 = V2 lo que implica que:
h f=h1−h2→Sf=hfL
b) Si en la fórmula de Manning:
K=1nRH2 /3∗A
El caudal puede expresarse como:
Q=k∗sf 1 /2
Se encuentra un valor promedio de K para las dos secciones, el cual
puede hallarse con la media geométrica así:
K=√K 1∗K 2
c) Se calculan las cabezas de velocidad en cada sección usando el
caudal hallado con la expresión anterior:
v1= QA1; v1= Q
A2
d) Calcular un nuevo valor de hf usando estas velocidades en la ecuación
de bernoulli. Si se encuentra un valor de hf igual al hallado en el primer
paso, el problema está resuelto. Si no, se vuelve al paso 2 con el último
valor de hf hallado y se continúa hasta que dos cálculos sucesivos de las
pérdidas hidráulicas difieran en muy poco.
La mayor fuente de incertidumbre de este método es la estimación
confiable del coeficiente de rugosidad de Manning, n. Sin embargo se
puede definir una metodología para hallarlo a partir de datos tomados en
el campo. Existen en la literatura numerosas expresiones que permiten
estimar el coeficiente de rugosidad de Manning a partir de la
granulometría del lecho y de las variables del flujo. Para cauces en lechos
de grava, como son la mayoría de los ríos de montaña Venezolanos, las
expresiones que mejor se comportan (Posada, 1998) son:
Tabla Nº 2, Coeficiente de rugosidad de manning (n)
Meyer - Peter & Muller, 1948. n=0.038∗D16
Raudkivi, 1976 .n=0.0411∗D16
Simons y Senturk, 1976 .n=0.0389∗D16
Garde & Raju, 1978; Subramanya, 1982. n=0.047∗D16
Bray, 1979 n=0.0593∗D 0.179
Donde D es el diámetro medido de las partículas en metros.
Para determinar la curva granulométrica del material del lecho en
una sección determinada se utilizan equipos apropiados para recoger
muestras de arena o limos cuando el material del lecho está constituido
por material fino granular; si el material del lecho es grueso (tamaño
mayor que la arena gruesa), se realiza el conteo aleatorio de granos
según procedimiento ideado por Wolman (1954). Este procedimiento es el
siguiente:
a) Seleccionada la sección en el cauce se determina el ancho B.
b) Se determina un área de ancho B a cada lado de la sección de aforo;
en esta área se distribuye retícula o malla de un ancho tal que contenga al
menos 70 interceptos.
c) En cada intercepto se mide la cara expuesta más larga del grano que
allí se encuentre.
d) Los valores medidos se agrupan por rango de tamaños para con esto
preparar la curva granulométrica del material. Los rangos puede definirse
de la siguiente manera: sedimentos menores de 2 mm, entre 2 mm y 4
mm a 8 mm a 16 mm a 32 mm, de 32 mm a 64 mm, de 64 mm a 128 mm,
etc. Adicionalmente se debe tomar una muestra de finos del fondo del
cauce para realizar la curva granulométrica completa.
e) Se calculan los diferentes porcentajes de sedimentos. Estos valores se
hallan a partir de curva granulométrica. (Tabla 3)
Tabla 3, diámetros característicos promedios del material de fondo.