Puente canal
Páginas: 14 (3262 palabras)
Publicado: 10 de marzo de 2010
INTRODUCCIÓN
La presencia de un puente en una corriente crea un flujo restringido en sus aberturas a causa de (a) la reducción del ancho de la corriente debido a las pilas y las contracciones asociadas en los extremos y (b) la canalización de la corriente misma (en el caso de corrientes anchas con planicies de inundación) para reducir los costos de la estructura.
Además de la socavación(local) alrededor de las pilas y la posible erosión del lecho, el puente produce un efecto considerable de remanso. La sobrelevación (elevación en el nivel del cauce aguas arriba) correspondiente depende del tipo de flujo (subcrítico o supercrítico). Como la mayoría de los puentes se diseñan para condiciones de flujo subcrítico a fin de minimizar la socavación y los problemas de obstrucción, losanálisis a continuación se limitan en su mayor parte a flujo subcrítico.
El establecimiento de los niveles de sobrelevación es sumamente importante para el diseño de los diques y otras obras de protección aguas arriba y también para la determinación de los niveles seguros de la cubierta del puente (para evitar inundaciones de la cubierta y cualquier daño estructural consecuente).
De igualforma, es importante determinar la mínima longitud de la luz libre (consideraciones económicas) que no causará sobrelevaciones indeseables. Para establecer los niveles permisibles aguas arriba, se deben realizar investigaciones detalladas de las propiedades en inmediaciones de la corriente. Aguas abajo del puente los niveles del agua sólo están influenciados por la sección de control más próximadebajo del puente. Estos niveles pueden, por tanto, fijarse mediante cálculos del perfil del remanso.
FUNCIONAMIENTO HIDRAÚLICO
ANÁLISIS Y CÁLCULOS
DISEÑO
a) Niveles de remanso
Contracciones cortas
En el flujo por una sección contraída relativamente corta (un puente angosto sin canalización de aproximación) son sólo unas pocas pilas, el problema de remanso puede serrelativamente menos importante. Respecto a al Figura 1.1 el cambio en el nivel del agua Δh puede obtenerse a partir de la ecuación de energía entre las secciones 1 y 2 (Kindsvater, Carter y Tracy, 1953) como:
[pic]
Donde [pic] es el coeficiente de pérdida de energía en el puente (tabla 1) expresado en función de la relación de conductividad.
[pic]
Donde [pic] es la conductividad de lasección contraída bruta con las mismas características normales de la profundidad y rugosidad que la sección de aproximación aguas arriba cuya conductividad es [pic].
Para secciones rectangulares sin canalizar la relación de conductividad (relación de contracción, [pic] es [pic] , donde b es el ancho libre de la corriente (de ancho normal, B) bajo el puente (figura 1).
El coeficiente de pérdida deenergía del puente también es una función de la geometría del puente, su sesgo y excentricidad, y la sumeración de la superestructura (es decir, la cubierta).
[pic] es la velocidad justo aguas debajo de las pilas utilizando el área bruta bajo el puente con la misma profundidad normal aguas arriba, y [pic] es el coeficiente de corrección de energía de la sección de aproximación. Se supone que Les igual a la longitud del puente (de estribo a estribo) y [pic] es la pendiente normal del lecho de la corriente sin obstrucción.
[pic]
Figura 1. El perfil de flujo a través de un puente con un canal contraído de longitud relativamente corta (flujo subcrítico).
Tabla 1. Coeficiente de pérdida del puente,[pic]
|σ |[pic] |
|1.0|1.00 |
|0.8 |1.36 |
|0.6 |1.67 |
|0.4 |1.88 |
|0.2 |1.92 |
Contracciones largas
Cuando el puente tiene varias pilas grandes y/o terraplenes de aproximación largos...
La presencia de un puente en una corriente crea un flujo restringido en sus aberturas a causa de (a) la reducción del ancho de la corriente debido a las pilas y las contracciones asociadas en los extremos y (b) la canalización de la corriente misma (en el caso de corrientes anchas con planicies de inundación) para reducir los costos de la estructura.
Además de la socavación(local) alrededor de las pilas y la posible erosión del lecho, el puente produce un efecto considerable de remanso. La sobrelevación (elevación en el nivel del cauce aguas arriba) correspondiente depende del tipo de flujo (subcrítico o supercrítico). Como la mayoría de los puentes se diseñan para condiciones de flujo subcrítico a fin de minimizar la socavación y los problemas de obstrucción, losanálisis a continuación se limitan en su mayor parte a flujo subcrítico.
El establecimiento de los niveles de sobrelevación es sumamente importante para el diseño de los diques y otras obras de protección aguas arriba y también para la determinación de los niveles seguros de la cubierta del puente (para evitar inundaciones de la cubierta y cualquier daño estructural consecuente).
De igualforma, es importante determinar la mínima longitud de la luz libre (consideraciones económicas) que no causará sobrelevaciones indeseables. Para establecer los niveles permisibles aguas arriba, se deben realizar investigaciones detalladas de las propiedades en inmediaciones de la corriente. Aguas abajo del puente los niveles del agua sólo están influenciados por la sección de control más próximadebajo del puente. Estos niveles pueden, por tanto, fijarse mediante cálculos del perfil del remanso.
FUNCIONAMIENTO HIDRAÚLICO
ANÁLISIS Y CÁLCULOS
DISEÑO
a) Niveles de remanso
Contracciones cortas
En el flujo por una sección contraída relativamente corta (un puente angosto sin canalización de aproximación) son sólo unas pocas pilas, el problema de remanso puede serrelativamente menos importante. Respecto a al Figura 1.1 el cambio en el nivel del agua Δh puede obtenerse a partir de la ecuación de energía entre las secciones 1 y 2 (Kindsvater, Carter y Tracy, 1953) como:
[pic]
Donde [pic] es el coeficiente de pérdida de energía en el puente (tabla 1) expresado en función de la relación de conductividad.
[pic]
Donde [pic] es la conductividad de lasección contraída bruta con las mismas características normales de la profundidad y rugosidad que la sección de aproximación aguas arriba cuya conductividad es [pic].
Para secciones rectangulares sin canalizar la relación de conductividad (relación de contracción, [pic] es [pic] , donde b es el ancho libre de la corriente (de ancho normal, B) bajo el puente (figura 1).
El coeficiente de pérdida deenergía del puente también es una función de la geometría del puente, su sesgo y excentricidad, y la sumeración de la superestructura (es decir, la cubierta).
[pic] es la velocidad justo aguas debajo de las pilas utilizando el área bruta bajo el puente con la misma profundidad normal aguas arriba, y [pic] es el coeficiente de corrección de energía de la sección de aproximación. Se supone que Les igual a la longitud del puente (de estribo a estribo) y [pic] es la pendiente normal del lecho de la corriente sin obstrucción.
[pic]
Figura 1. El perfil de flujo a través de un puente con un canal contraído de longitud relativamente corta (flujo subcrítico).
Tabla 1. Coeficiente de pérdida del puente,[pic]
|σ |[pic] |
|1.0|1.00 |
|0.8 |1.36 |
|0.6 |1.67 |
|0.4 |1.88 |
|0.2 |1.92 |
Contracciones largas
Cuando el puente tiene varias pilas grandes y/o terraplenes de aproximación largos...
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